瑞士洛桑聯邦理工學院研究團隊首次將高性能飛秒激光器集成到光子芯片上，它可產(chan) 生能量達1.05納焦，脈寬短至147飛秒的激光脈衝(chong) ，性能可與(yu) 傳(chuan) 統台式飛秒激光器相媲美，為(wei) 超快激光器的小型化和低成本化開辟了新路徑。相關(guan) 成果發表於(yu) 最新一期《自然》雜誌。

  光子芯片可以在微小的波導中引導和處理光信號，其作用有些類似電子芯片中的電路。近年來，許多原本需要大型光學設備才能實現的功能，已經逐漸被集成到這種芯片上。但飛秒激光器始終是最難攻克的一環，因為(wei) 它既要產(chan) 生極短脈衝(chong) ，又要保持較高能量，對光場控製要求極高。

  此次突破的關(guan) 鍵在於(yu) 研究團隊采用了一種此前較少受到關(guan) 注的激光器架構，即馬梅舍夫振蕩器。在這種結構中，激光腔裏的非線性波導被放置在兩(liang) 個(ge) 光學濾波器之間，強光脈衝(chong) 經過波導時會(hui) 擴展出更寬的顏色範圍，從(cong) 而能夠穿過濾波器並繼續循環，較弱的光則無法做到這一點，會(hui) 被自動濾除。

  為(wei) 了便於(yu) 比較，瑞士洛桑聯邦理工學院研究團隊的光子芯片被放置在一枚1瑞士法郎硬幣上，展示了曾經局限於(yu) 桌麵係統的激光架構如何縮小到毫米級。圖片來源：瑞士洛桑聯邦理工學院

  光在芯片狹窄波導中傳(chuan) 播時，會(hui) 產(chan) 生強烈的非線性相互作用。在許多傳(chuan) 統設計中，這種效應容易導致激光脈衝(chong) 失穩，而馬梅舍夫振蕩器對這一問題不那麽(me) 敏感，因此更適合芯片環境。團隊利用摻鉺氮化矽平台製造了這種芯片激光器，雖然激光腔總長度達到42厘米，但通過在芯片上折疊布局，最終被壓縮到僅(jin) 有火柴頭大小的區域。團隊展示的樣品可輕鬆放置在一枚1瑞士法郎硬幣上，其體(ti) 積遠小於(yu) 傳(chuan) 統光纖激光器係統。

  光子芯片可采用與(yu) 半導體(ti) 芯片類似的晶圓級工藝批量製造，一次生產(chan) 有望集成超過1000個(ge) 激光腔。這意味著未來超快激光器的製造成本有望顯著降低，並推動其從(cong) 實驗室走向更廣泛應用。團隊表示，這種芯片級激光器不僅(jin) 可用於(yu) 光譜分析、材料缺陷探測和醫學診斷，還有望成為(wei) 未來緊湊型光學原子鍾的重要組成，為(wei) 下一代通信和導航技術提供支撐。（記者 張佳欣）

  總編輯圈點

  這一突破的核心價(jia) 值在於(yu) 繞開了芯片非線性效應的傳(chuan) 統瓶頸。馬梅舍夫振蕩器的成功驗證表明，光子集成不必一味追求新材料，舊架構在新平台上同樣能煥發新生。但需警惕的是，芯片級激光器在批量製造中的一致性、長期穩定性以及與(yu) 現有光電子係統的封裝兼容性問題尚未解決(jue) 。科研人員應加快建立標準化測試體(ti) 係與(yu) 工藝規範，避免陷入“實驗室驚豔、產(chan) 線難產(chan) ”的困境，真正推動技術落地。