團隊研發出新型高效緊湊型短脈沖激光器

德國斯圖加特大學與斯圖加特儀器有限公司科研團隊研制出一款緊湊型短脈沖激光器，其能量轉換效率高達80%，遠超當前同類產品。這一突破為開發便攜、經濟的激光設備開辟了新途徑，有望廣泛應用于醫學、分析技術與量子科學等領域。相關研究成果發表于最新一期《自然》雜志。

短脈沖激光器能發射納秒至飛秒級別的極短脈沖。由于脈沖時間極短，大量能量可在瞬間匯聚于微小區域，極高的精確度使其廣泛地應用在制造、醫療與科研領域。

然而，傳統高效短脈沖激光系統往往體積龐大、成本高昂。如何在緊湊結構中實現高效短脈沖輸出，一直是科研界面臨的難題。

研究團隊解釋道，要產生短脈沖，必須同時實現光束放大與寬波長覆蓋。但以往技術難以在小型光學系統中兼顧這兩點：寬波長需要極短薄的晶體，而放大光束則需更長的晶體。

為此，團隊提出采用多通道策略巧妙化解了這一矛盾。新系統不再依賴單一長晶體或多晶體堆疊，而是讓光束在光參量放大器內反復穿過一個短晶體。每次穿行后，分離的脈沖會被精確重調，以保持同步。

最終，團隊研制出僅數平方厘米大小、可置于掌心的激光系統。該系統僅使用五個組件，就能產生短于50飛秒的脈沖。測試結果顯示，其能量轉換效率高達80%。相比之下，現有技術能量轉換效率僅為35%左右，能量損耗大、成本高昂。

多通道參量放大器

團隊強調，這一多通道系統證明，高效率并不需要犧牲帶寬。它有望替代以往龐大昂貴、功耗高的超短脈沖放大系統。此外，該設計還可通過調節晶體與脈沖參數，適應紅外以外不同波長，具備高度靈活性。

基于這一創新理念，團隊計劃進一步開發更輕便、緊湊、可調諧且波長可精確設定的激光設備，未來或可廣泛應用于醫學診療、氣體傳感、環境監測等多個領域。

審核編輯 黃宇