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物理学家终于弄清楚如何将超快脉冲激光器安装到微型计算机芯片上
被忽视的激光器设计可能会使超快光学器件变得更小、更便宜。
来源:ZME科学超快激光器是现代光学的重炮。它们强烈、快速的脉冲为眼科手术、精密制造和世界上最精确的原子钟提供动力。但这些革命性工具始终存在明显的物理缺陷。它们体积庞大、成本高昂，并且通常需要整个实验室桌子才能发挥作用。
现在，瑞士的一个科学家团队已将大部分能量压缩到单个微型光子芯片上。其含义很明确：超快激光器将很快成为便携式仪器。
洛桑联邦理工学院 (EPFL) 的研究人员报告称，他们基于芯片的超快激光器可产生 1.05 纳焦脉冲能量，可压缩至 147 飞秒。飞秒是万亿分之一秒。这超出了以前光子芯片超快光源的性能两个数量级以上，并开始与基于光纤的实验室系统相媲美。
一个微小的芯片，里面有一个古老的想法
该团队并没有发明全新的激光原理。相反，它重新审视了一种称为马米舍夫振荡器的旧设计，这种架构在光纤激光器中早已广为人知，但在集成光子学中很大程度上被忽视了。
“二十多年来，片上高脉冲能量飞秒激光器被广泛认为是集成光子学的圣杯，”洛桑联邦理工学院 (EPFL) 光子学教授托比亚斯·基彭伯格 (Tobias Kippenberg) 说道。
“我们的结果表明，这不仅是可能的，而且可以通过集成光子学社区忽视的令人惊讶的优雅架构来实现。”
光子芯片引导光通过称为波导的微小通道。问题在于，将强大的激光脉冲压缩到如此狭窄的路径中会使光不稳定。 Mamyshev 的设计通过使用两个滤光片解决了部分问题。强脉冲会展宽为更广泛的颜色并通过。微弱、不稳定的光线无法充分展宽并被过滤掉。
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研究结果发表在《自然》杂志上。