德國科研團(tuán)隊(duì)在激光技術(shù)領(lǐng)域取得重大突破，開發(fā)出一款兼具高效率、小型化與廣泛適用性的新型短脈沖激光系統(tǒng)。相關(guān)研究成果已發(fā)表于國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》，為激光技術(shù)的應(yīng)用開辟了新方向。

這款創(chuàng)新激光器的體積僅與手掌相當(dāng)，卻在能效方面實(shí)現(xiàn)了顯著提升。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，其能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)80%，遠(yuǎn)超當(dāng)前約35%的平均水平。研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人表示，這一突破意味著輸入能量中80%可被有效利用，大幅減少了能量損耗。

短脈沖激光因具備極高的時間分辨率和能量密度，在制造、醫(yī)療及科研領(lǐng)域扮演著關(guān)鍵角色。該技術(shù)能夠在納秒、皮秒甚至飛秒量級釋放能量，使能量在極短時間內(nèi)集中于微小區(qū)域成為可能。此次研發(fā)的新型系統(tǒng)進(jìn)一步拓展了其應(yīng)用潛力。

該系統(tǒng)由泵浦激光與短脈沖激光兩部分組成。泵浦激光將能量注入特殊晶體，晶體再將能量轉(zhuǎn)移至超短脈沖信號，最終將輸入光轉(zhuǎn)換為紅外光。紅外波段光因其高精度特性，在醫(yī)療成像、量子級分子研究等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。

論文第一作者指出，開發(fā)高效短脈沖激光長期面臨技術(shù)挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)設(shè)計需在寬帶放大與高效率放大之間取得平衡：寬帶放大需使用極短晶體，而高效率放大則需較長晶體。為兼顧兩者，研究人員通常串聯(lián)多塊短晶體，但這對泵浦激光與信號脈沖的同步要求極高。

研究團(tuán)隊(duì)提出的“多重往返”概念成功解決了這一矛盾。通過讓光脈沖在單塊短晶體中多次通過，并精確校準(zhǔn)每次通過間的光束位置，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了兩種脈沖的同步。這一設(shè)計僅由五個組件構(gòu)成，占地面積僅幾平方厘米，卻能生成小于50飛秒的激光脈沖。

實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)在保持高效率的同時，成功突破了寬帶寬限制。研究人員稱，這一設(shè)計可替代傳統(tǒng)龐大、昂貴且能耗高的超短脈沖放大設(shè)備，為激光技術(shù)的小型化與實(shí)用化提供了新思路。

該系統(tǒng)還展現(xiàn)出高度靈活性，支持多種波長范圍、晶體類型及脈沖持續(xù)時間的適配。研究團(tuán)隊(duì)計劃基于此開發(fā)更輕便、可調(diào)諧的激光裝置，以滿足醫(yī)學(xué)成像、光譜分析、氣體傳感及環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域的多樣化需求。

論文全文可通過以下鏈接獲取：https://www.nature.com/ articles / s41586-025-09665-w