整合光子學「聖杯」到手！EPFL 成功將實驗室級飛秒雷射搬上晶片

瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）成功將超快雷射整合至光子晶片，論文 3 日發表於《自然》期刊，突破整合光子學領域逾 20 年未能攻克的難題。

領導研究的Tobias J. Kippenberg教授表示，高脈衝能量飛秒雷射晶片化長期被視為整合光子學的「聖杯」。傳統超快雷射體積龐大、造價高昂，只能固定在光學實驗台使用；如今團隊可縮小至一個火柴棒頭大小的晶片。

新晶片採用「Mamyshev振盪器」的設計架構，摻鉺氮化矽材料整合非線性波導與光學濾波器，可輸出最短147飛秒（1飛秒為千兆分之一秒）超短脈衝，脈衝能量達1.05奈焦耳，足以媲美實驗室等級的飛秒雷射。42公分長的雷射腔體為摺疊設計，得以壓縮放入極小空間。

由於光子晶片可採類似半導體的晶圓級製程量產，單次可製造逾千個雷射腔體，有望大幅壓低超快速雷射成本。研究員表示，新技術可用於偵測空氣污染物、非破壞性材料檢測、醫學診斷，乃至新光學原子鐘，給予通訊與導航系統更精確的時間基準。

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• After 20 years, scientists finally shrink a powerful laser onto a chip
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（首圖來源：EPFL）