刚刚，EPFL Tobias J. Kippenberg最新Nature正刊！首款片上集成超快激光器！
项目团队表示，这类大功率超快激光从台式设备微型化、片上集成落地后，有望催生前沿传感技术、优化医学成像，并支撑面向新一代通信与导航的原子钟研发。
在成果发布说明中，项目负责人、洛桑联邦理工学院Tobias J. Kippenberg教授介绍：超快激光器可输出数百飞秒级超短光脉冲，一飞秒仅为千万亿分之一秒。这类激光器现已用于超精密微加工、原子钟与高端眼科手术，但相关设备体积庞大，长期只能搭建在光学实验平台上使用。
与之形成对比的是，科研人员已研制出微型光子芯片，其导光原理类似传统处理器调控电流实现运算，部分芯片方案已在通信领域规模化落地。但想要把同等功率的超快激光集成在芯片上，此前一直难以实现。
Kippenberg教授表示：“二十多年来，高脉冲能量片上飞秒激光器一直被视作集成光子学领域的圣杯（终极攻关目标）。”
为在器件尺寸、脉冲速率与输出能量之间找到平衡点，实现高能片上超快激光，洛桑联邦理工团队摒弃传统激光器架构，采用一项长期被忽视的设计方案 —— 马梅舍夫（Mamyshev）振荡器。
该振荡器不同于常规方案：激光谐振腔内、两片不同光谱透射滤波片之间接入非线性波导，两片滤波各自透过特定波段的光。强光脉冲经过波导传输时，光谱发生展宽，部分光谱分量可先后穿过两片滤波并在腔内循环振荡；而弱光经过波导无法实现充分谱展宽，会被滤波拦截损耗。
论文第一作者Zheru Qiu表示，该芯片除脉冲速率与能量指标优异外，选材简洁，具备产业化落地潜力。
他介绍：“这套架构的突出优势在于，铒掺杂氮化硅芯片上即可完成全部器件制备，无需难加工的特殊元器件。”
该方案另一亮点是抗非线性自作用特性。简言之，光在狭小波导内受限传输时，极易发生强光自相互作用，本设计可有效规避该问题。
传统光子芯片中，光场受限引发的各类非线性效应往往劣化器件性能，但Zheru Qiu指出，搭载马梅舍夫振荡器的激光器完美适配芯片内的强光约束条件。
谈及这套创新架构，他表示：“我们的研究证实，片上高能飞秒激光器完全可以实现，而且所用设计简洁精妙，此前却被集成光子学界长期忽略。”
在介绍这款片上超快激光器的多用途特性时，研究人员表示，原型器件原本 42 厘米长的激光谐振腔可折叠至火柴头大小。相较而言，该尺寸远小于光纤激光器。
团队称该芯片支持量产，单片晶圆可制备上千个独立激光谐振腔。目前样机处于原理验证阶段，待产品定型后，将填补精密微加工领域长期缺少的小型化激光器件空白。
Zheru Qiu介绍：“该芯片峰值功率可达千瓦级，能够胜任以往只能依靠大型昂贵实验室激光器实现的各类严苛应用。”
这款芯片有望推动高端传感、医学成像技术升级，还可为基于超高精度原子钟的前沿新技术奠定硬件基础。
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-026-10517-4