2026年6月3日——超快激光器发射的脉冲仅持续几百飞秒，即千万亿分之一秒。这些光脉冲为从精密微加工、眼科手术到光学频率梳等应用提供动力，而后者的诺贝尔奖技术正是当今最精确光学原子钟的基础。然而，尽管经过二十多年的努力，超快激光器在很大程度上仍然是笨重、昂贵的系统，被局限在光学实验台上。

如今，由EPFL的Tobias J. Kippenberg教授领导的团队已将其集成到光子芯片上。研究人员在《自然》杂志上报告了首款集成超快激光器，其性能可与台式飞秒激光器相媲美，可在短至147飞秒的脉冲中提供1.05纳焦耳的能量。

光子芯片在晶圆上刻有称为波导的微观通道，引导和处理光，就像电子微芯片传输电流一样。光子芯片已在电信领域广泛应用，它将曾经需要更大系统的复杂功能微型化。

Kippenberg表示：“二十多年来，在芯片上实现高脉冲能量的飞秒激光器被广泛视为集成光子学领域的圣杯。我们的研究结果表明，这不仅是可能的，而且可以通过集成光子学界此前忽视的、令人惊讶的优雅架构来实现。”

被忽视的设计

EPFL团队转向了一种很大程度上被忽视的激光设计，即Mamyshev振荡器。在激光腔中，一根非线性波导位于两个光学滤波器之间，每个滤波器允许不同部分的光谱通过。当一个强脉冲穿过波导时，它会展宽到更宽的色彩范围，使其一部分能够通过两个滤波器并继续循环。弱光则展宽不足，而被滤除。

论文共同第一作者Zheru Qiu解释道：“这种设计尤其有吸引力，因为它不需要任何难以在这种掺铒氮化硅芯片上制造的组件。”

微型激光器，广泛影响

在芯片上，42厘米长的激光腔可以折叠到火柴头大小的空间内，远小于基于光纤的激光器。由于这些光子芯片可以像计算机芯片一样在晶圆尺度上制造，因此可以同时生产超过1000个激光腔，为用于传感、光谱学和计量学的低成本超快激光器开辟了道路。Qiu说：“凭借千瓦级的峰值功率，该芯片可以驱动长期以来依赖大型、昂贵实验室激光器的要求苛刻的应用。”

这一成果可能催生便携且价格低廉的工具，用于检测污染物、发现隐藏缺陷以及进行医学诊断，同时为未来通信和导航领域的紧凑型光学原子钟开辟道路。