北京大学物理学院凝聚态物理与材料物理研究所刘开辉教授、洪浩副研究员，南京大学王枫秋教授与合作者在超快激光器可饱和吸收体领域取得进展。研究团队发现二维材料异质结构纳米腔可用作可饱和吸收体，并成功实现全光纤超快激光器的稳健锁模。2025年9月3日，该项研究成果以“二维异质结纳米腔实现全光纤超快激光器稳健锁模”（Robust mode-locking in all-fiber ultrafast laser by nanocavity of two-dimensional heterostructure）为题，发表于《光：科学与应用》（Light: Science & Applications）。

超快全光纤激光器具有超短脉冲、超高峰值功率与卓越的运行稳定性，是超快探测、光通信及精密微加工等领域的重要工具。可饱和吸收体作为其核心锁模元件，是将连续激光转换为脉冲激光的关键。然而，传统的商用半导体可饱和吸收镜依赖自由空间耦合，破坏了全光纤系统的紧凑性与稳定性。尽管低维材料等可饱和吸体可以实现全光纤集成，但在偏振扰动下易产生脉冲分裂等现象，难以实现稳健的锁模。因此，如何开发兼具高集成度和高偏振容忍度的可饱和吸收体，是超快全光纤激光器领域亟待突破的难题。

研究团队提出了一种二维异质结纳米腔可饱和吸收体，通过在光纤端面集成MoS₂-BN-graphene-BN-MoS₂异质结，精准调控异质结内部的光场分布，显著提升石墨烯的可饱和吸收性能（饱和强度降低约65%）。该异质结能够有效抑制孤子形成前的背景脉冲，从而阻止脉冲分裂以实现稳健锁模输出。同时，该异质结对光纤激光器腔内的偏振变化表现出更高的容忍度，在约85%的偏振态下都能稳定产生单孤子脉冲。这种异质结纳米腔为低维材料在可饱和吸收体中的实际应用奠定了基础，并有望用于光频梳、超连续谱源以及片上脉冲激光器等领域。

北京大学博士研究生邵嘉惠、林凯风，博士后姚光杰，南京大学博士研究生吴学诚为论文共同第一作者；刘开辉、洪浩与王枫秋为论文共同通讯作者。

研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、腾讯基金会科学探索奖等相关项目，及北京大学人工微结构和介观物理全国重点实验室与北京大学轻元素量子材料交叉平台等的大力支持。