目前，激光加工技術應用已經走入我們(men) 日常生活，成為(wei) 材料加工的理想工具，如激光刻蝕、切割、焊接、打標等。與(yu) 此同時，在激光技術及關(guan) 鍵器件領域，研究人員也沒有停下腳步。接下來，元祿光電為(wei) 您整理了近期激光領域的相關(guan) 進展。

一、實現最寬光譜暗孤子脈衝(chong) 輸出

超短脈衝(chong) 光纖激光器具有易操作、結構緊湊、性能穩定、成本低等特點，被廣泛應用於(yu) 高速光通信、光傳(chuan) 感、光頻梳、激光雷達、光譜分析、軍(jun) 事等相關(guan) 領域，是目前光電子領域的研究熱點之一。

北京郵電大學理學院劉文軍(jun) 、雷鳴等青年教師針對暗孤子脈衝(chong) 產(chan) 生技術的限製，理論分析了暗孤子脈衝(chong) 產(chan) 生的動力學行為(wei) ，實驗上實現了最寬光譜暗孤子脈衝(chong) 輸出。

基於(yu) 非線性Schrodinger方程和複Ginzburg-Landau方程，通過改變光纖的非線性參數研究了暗孤子脈衝(chong) 在光纖激光器中的傳(chuan) 輸特性，從(cong) 理論上提出了減弱暗孤子脈衝(chong) 相互作用的方法，在實驗上實現了光纖激光器中暗孤子脈衝(chong) 的穩定輸出。

經理論計算，進一步優(you) 化了光纖激光器腔內(nei) 色散與(yu) 非線性參數，成功研製出最寬光譜暗孤子脈衝(chong) 光纖激光器，並且通過拉錐光纖與(yu) 可飽和吸收材料的協同優(you) 化，實現了最短脈寬為(wei) 67 fs的混合鎖模光纖激光輸出。

該課題組還將之用於(yu) 全光纖激光鎖模，進一步實現了脈寬246 fs的鎖模脈衝(chong) 激光輸出。據知這是迄今為(wei) 止過渡金屬硫化物全光纖鎖模激光器所產(chan) 生的最短脈寬報道。

二、微型紫外波段飛秒脈衝(chong) 三倍頻器效率提升三倍

華沙大學的研究人員已經研製了一種轉換效率超過30％的微型三倍頻器，通過級聯二階倍頻器使得單束激光聚焦，以產(chan) 生246fs的紫外脈衝(chong) 。通過對非線性和雙折射介質中聚焦的寬帶光場的傳(chuan) 播過程進行三維建模，就能夠實現這種超小型高效變頻器的設計。

雖然先進的激光技術已經能夠覆蓋更寬的光譜區域，但是大約300nm的紫外波段激光仍然難以實現，特別是製造高強度的短脈衝(chong) 紫外激光更是難上加難。

通常，科學家通過非線性的變頻器，將近紅外激光脈衝(chong) 轉換成紫外激光脈衝(chong) 。但是變頻器的調整極其複雜，而且其轉換效率隻有10％左右。

華沙大學研製的微型紫外波段飛秒脈衝(chong) 三倍頻器使得深紫外波段激光的製造成為(wei) 可能。

三、激光單色性創新世界紀錄

德國和美國科學家聯合創造出了譜線寬度僅(jin) 10毫赫茲(zi) （1毫赫茲(zi) 為(wei) 0.001赫茲(zi) ）的激光，創下激光單色性的新世界紀錄。

德國聯邦物理技術研究院發布的新聞公報說，這是迄今離理想單色性最近的激光，用它測量原子頻率可以讓光子鍾更加精確，還有助於(yu) 光譜學和射電天文學研究等。

普通激光的線寬通常為(wei) 幾千赫茲(zi) 到幾百萬(wan) 赫茲(zi) ，不適合精度要求特別高的實驗。德國聯邦物理技術研究所和美國實驗天體(ti) 物理聯合研究所的科學家合作創造出兩(liang) 束波長約1.5微米的激光，對比印證顯示其線寬為(wei) 10毫赫茲(zi) 。

這兩(liang) 束激光非常穩定，組成激光的所有光波都非常相似、振蕩步調高度一致，能在每秒振蕩194萬(wan) 億(yi) 次的情況下維持同步至少11秒。在這段時間裏，該激光可以傳(chuan) 播330萬(wan) 千米，相當於(yu) 地球到月球距離的將近10倍。

四、具有最低窄線寬的片上激光器二極管

來自荷蘭(lan) 特溫特大學MESA +納米技術與(yu) 芯片製造公司LioniX International的研究人員表示，已經開發出了世界上具有最低窄線寬的片上激光器二極管。

該可調諧磷化銦/氮化矽（InP-Si3N4）混合光子集成激光器具有290Hz的固有激光線寬以及81nm的光譜覆蓋範圍。

特溫特大學團隊負責人Klaus Boller指出，該激光器比任何其他片上激光器相幹性高十倍（窄線寬低十倍）。

研究人員表示，新的激光器將帶來一係列廣泛應用，包括控製5G移動互聯網的手機線杆上的可移動天線，更快的光纖數據傳(chuan) 輸，以及更準確的GPS係統和用於(yu) 監測建築物和橋梁結構完整性的傳(chuan) 感器等。

五、集成化100kHz窄線寬激光光源

近日，福建物構所承擔的國家863計劃信息技術領域課題“集成化100kHz窄線寬激光光源”（課題編號：2013AA014202）通過科技部高技術研究發展中心組織的專(zhuan) 家驗收。

該課題麵向400Gb/s高速相幹光通信係統對窄線寬激光器的特殊需求，開展了半導體(ti) 增益材料生長激光增益芯片製備、光纖光柵設計和半導體(ti) 激光器結構封裝等方麵的研究，研製出國產(chan) 化基於(yu) 雙段式增益芯片的FBG外腔式窄線寬半導體(ti) 激光器，實現了小型集成化、低功耗、低成本、高度穩定的窄線寬激光輸出。

六、儲(chu) 存環自由電子激光

中國科學院上海應用物理研究所研究人員近日提出了一種基於(yu) 儲(chu) 存環光源產(chan) 生高亮度、全相幹輻射光的新機製。研究表明，這種運行機製能夠充分利用儲(chu) 存環電子束的特點，通過較簡單的裝置改造就能實現飛秒量級高峰值亮度X射線脈衝(chong) 的產(chan) 生，從(cong) 而大幅增強儲(chu) 存環光源的性能。

基於(yu) 儲(chu) 存環的第三代同步輻射光源已經成為(wei) 支撐物理、化學、材料、醫學、生命科學等學科開展基礎和應用研究的一種最主要的大科學平台。

第三代同步輻射光源具有平均亮度高、脈衝(chong) 能量穩定和同時支持多用戶運行等諸多優(you) 點。然而，受原理限製它也同時存在著峰值亮度較低、脈衝(chong) 長度較長和縱向沒有相幹性等缺點。

為(wei) 克服儲(chu) 存環光源的這些缺點，人們(men) 正在發展X射線自由電子激光。與(yu) 此同時，近些年隨著衍射極限儲(chu) 存環光源的發展，人們(men) 開始探索基於(yu) 儲(chu) 存環產(chan) 生全相幹自由電子激光的可行性，並提出了一些新的方案。

七、矽基納米激光器和光放大器

清華大學電子係“千人計劃”專(zhuan) 家寧存政教授長期研究半導體(ti) 發光物理、納米光子學、器件極端微型化製作及表征，曾在世界上首次製成尺寸小於(yu) 半波長的電注入納米激光器，並首次實現了電注入金屬腔納米激光器的室溫連續模運轉，是納米激光技術領域的開拓型領軍(jun) 人物。

寧存政教授課題組一直致力於(yu) 微納光電子材料器件的物理及應用研究，不斷突破激光器和光放大器尺寸小型化極限，為(wei) 光電集成及其在未來計算機芯片上的應用進行前沿探索。十多年來，課題組專(zhuan) 注開發納米激光器和具有高光學增益的光放大器新材料，最近同時在這兩(liang) 方麵取得重大突破。

以上兩(liang) 項研究的另一重大意義(yi) 在於(yu) 矽基光電子集成和未來計算機芯片。眾(zhong) 所周知，矽材料是目前微電子技術包括計算機芯片的基礎，也是未來光電集成的極可能的基底材料。

但由於(yu) 矽是一個(ge) 效率極低的發光材料，所以未來光電集成芯片中需要以某種方式將其它發光材料與(yu) 矽襯底集成。而這種集成也是近幾十年來光電集成中懸而未決(jue) 的難題。

通常做法是將發光效率高的III-V族化合物半導體(ti) 與(yu) 矽粘合在一起。與(yu) 此相比，二維材料或是納米線結構不會(hui) 由於(yu) 應力或晶格失配引起任何損傷(shang) 或性能降低，為(wei) 未來矽基光電集成提供了一個(ge) 新的思路。