德國斯圖加特大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)在激光技術(shù)領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，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)表于國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature），標(biāo)志著超短脈沖激光技術(shù)向?qū)嵱没~出重要一步。

這款創(chuàng)新激光器的核心突破在于其能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到80%，較現(xiàn)有技術(shù)提升兩倍以上。研究團(tuán)隊(duì)通過特殊晶體設(shè)計(jì)，使輸入能量中80%可被有效利用，遠(yuǎn)超當(dāng)前約35%的行業(yè)水平。斯圖加特大學(xué)第四物理研究所所長哈拉爾德·吉森教授強(qiáng)調(diào)："新系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了此前難以企及的效率水平，大幅減少了能量損耗。"

短脈沖激光技術(shù)因其納秒至飛秒級的超短脈沖特性，在精密制造、醫(yī)療診斷和基礎(chǔ)科學(xué)研究領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。該技術(shù)能在極短時間內(nèi)將能量集中于微小區(qū)域，為高精度加工和微觀觀測提供可能。然而，傳統(tǒng)設(shè)備存在效率與帶寬難以兼顧的矛盾，限制了其進(jìn)一步發(fā)展。

研究團(tuán)隊(duì)提出的"多重往返"概念成功破解了這一技術(shù)瓶頸。通過讓光脈沖在單塊短晶體中多次反射，系統(tǒng)在每次反射間精確校準(zhǔn)光束位置，確保泵浦激光與信號脈沖持續(xù)同步。這種創(chuàng)新設(shè)計(jì)僅需五個光學(xué)組件，占用面積不足手掌大小，即可產(chǎn)生小于50飛秒的超短脈沖。

論文第一作者托比亞斯·施泰因勒博士指出："傳統(tǒng)方案需要串聯(lián)多塊晶體，導(dǎo)致設(shè)備龐大且能耗高。我們的系統(tǒng)通過優(yōu)化光路設(shè)計(jì)，在保持高效率的同時實(shí)現(xiàn)了寬帶放大。"實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該裝置在保持80%轉(zhuǎn)換效率的同時，可支持從可見光到紅外光的寬波段輸出。

該技術(shù)的紅外波段輸出能力具有特殊價值。紅外光因其穿透性強(qiáng)、分辨率高的特點(diǎn)，在醫(yī)療成像、量子分子研究和精密制造等領(lǐng)域具有獨(dú)特優(yōu)勢。研究團(tuán)隊(duì)特別強(qiáng)調(diào)，系統(tǒng)采用的晶體材料和光學(xué)組件可根據(jù)需求靈活更換，支持不同波長范圍和脈沖持續(xù)時間的定制化設(shè)計(jì)。

目前，研究團(tuán)隊(duì)正基于該技術(shù)開發(fā)更緊湊的激光裝置，計(jì)劃將體積縮小至現(xiàn)有設(shè)備的三分之一。這種可調(diào)諧激光系統(tǒng)有望在醫(yī)學(xué)成像、光譜分析、氣體傳感和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)廣泛應(yīng)用，為相關(guān)行業(yè)提供高效、低成本的解決方案。