手掌大小超短脉冲激光系统实现80%能量效率突破引领技术革新

    超短脉冲激光器凭借超高精度特性，已广泛应用于制造、医疗及科学研究等多个领域，成为关键技术支撑。然而，传统高效短脉冲激光器普遍存在体积庞大、成本高昂的问题，严重制约了其规模化普及与场景化拓展。近日，斯图加特大学研究团队在《Nature》期刊发表重要研究成果，成功研发出一款手掌大小的新型超短脉冲激光系统，其能量转换效率高达80%，较现有技术提升两倍以上，为该领域技术发展带来革命性突破。

    核心技术突破：效率与紧凑性的双重革新
    能量转换效率实现质的跃升
    该新型激光系统的核心优势在于其卓越的能量转换效率，实验数据显示其效率可达80%，即输入功率的80%能够被有效利用。相比之下，当前主流短脉冲激光技术的能量转换效率仅约35%，大量能量在运行过程中以热能形式损耗，不仅提升了运行成本，也限制了设备的续航与应用场景。斯图加特大学第四物理研究所所长HaraldGiessen教授表示，这一效率水平此前在短脉冲激光领域几乎难以实现，标志着该技术在能量利用层面达到新的高度。

    紧凑化设计打破体积限制
    与传统短脉冲激光器庞大笨重的结构不同，该新型系统采用高度集成化设计，整体尺寸仅为数平方厘米，由五个核心组件构成，可轻松置于手掌之上。在实现紧凑化的同时，其性能并未妥协，能够产生脉宽短于50飞秒（千万亿分之一秒）的超短脉冲，具备高能量瞬时释放的核心特性，可在极小空间范围内集中能量，满足高精度加工、检测与科研等场景的严苛需求。

    技术创新路径：多通道设计破解行业瓶颈
    长期以来，短脉冲激光技术领域面临一项核心技术瓶颈：宽带放大需依赖极短且极薄的特殊晶体，而高效放大则需要较长的晶体，在小型紧凑的光学系统中难以同时满足这两项要求。为破解这一难题，研究团队摒弃了传统“单根长晶体”或“多根短晶体串联”的设计思路，创新提出“单晶体多通道技术”。
    在该系统的光学参量放大器中，发射的光脉冲会多次反复穿透同一根短晶体。每次穿透前，分离的脉冲都会经过精密的重新校准，确保相位与时间上的严格同步，从而在单根短晶体上同时实现宽带覆盖与高放大效率。论文共同作者TobiasSteinle博士指出，这一创新设计不仅简化了系统结构，更实现了“高效率、紧凑化、高稳定性”的三重目标，证明超高效率与宽带覆盖可并行实现，无需相互妥协。

    应用场景拓展：多领域深度赋能
    该新型激光系统具备极高的多功能性，可适用于红外光以外的多种波长范围，兼容不同类型的晶体材料与多种脉冲时长，应用场景得到进一步拓展。在工业制造领域，其高精度、低热损的特性可支撑精密元器件的微纳加工；在医学领域，能够助力非侵入式生物成像与诊断技术的升级；在科研领域，可满足量子科学研究中的分子级超高精度测量需求，同时为气体传感、环境科学研究等提供技术支撑。
    研究团队表示，未来将基于现有设计理念，进一步研发小型化、轻量化、紧凑便携且可调谐的激光器，实现精确的波长控制，推动该技术在更多专业领域的深度应用。

    行业动态：激光微纳制造专题征稿启动
    随着超短脉冲激光技术在高精度制造领域的广泛应用，激光微纳加工已成为学术研究与技术创新的热点方向。为促进该领域的学术交流与技术成果转化，《中国激光》计划于2026年第12期（6月）推出“激光微纳制造II”专题，现公开征集相关领域高水平研究论文及综述。
    征稿范围包括激光微纳制造基础理论与加工机制、激光超衍射极限制造、透明介质材料三维结构激光微纳制造、激光微纳增材制造、特种材料激光微纳加工等11个核心方向。截稿日期为2026年2月28日，作者可通过《中国激光》官网“作者中心”按系统要求填写信息并上传稿件，投稿主题需标明“激光微纳制造II专题”，具体格式要求可查阅官网“作者中心”首页相关说明。

    此次斯图加特大学研发的高效紧凑超短脉冲激光系统，不仅破解了传统技术的核心痛点，更推动超短脉冲激光技术向实用化、普及化方向迈出关键一步。未来，随着技术的持续迭代与优化，有望推动更多小型化、高性价比的激光设备涌现，为制造、医疗、科研等多个领域提供更精准、高效的技术解决方案。