瑞士洛桑聯邦理工學院研究團隊首次將高性能飛秒激光器集成到光子芯片上，它可產生能量達1.05納焦，脈寬短至147飛秒的激光脈衝，性能可與傳統台式飛秒激光器相媲美，為超快激光器的小型化和低成本化開闢了新路徑。相關成果發表於最新一期《自然》雜誌。

光子芯片可以在微小的波導中引導和處理光信號，其作用有些類似電子芯片中的電路。近年來，許多原本需要大型光學設備才能實現的功能，已經逐漸被集成到這種芯片上。但飛秒激光器始終是最難攻克的一環，因為它既要產生極短脈衝，又要保持較高能量，對光場控制要求極高。

此次突破的關鍵在於研究團隊採用了一種此前較少受到關注的激光器架構，即馬梅舍夫振盪器。在這種結構中，激光腔裡的非線性波導被放置在兩個光學濾波器之間，強光脈衝經過波導時會擴展出更寬的顏色範圍，從而能夠穿過濾波器並繼續循環，較弱的光則無法做到這一點，會被自動濾除。

光在芯片狹窄波導中傳播時，會產生強烈的非線性相互作用。在許多傳統設計中，這種效應容易導致激光脈衝失穩，而馬梅舍夫振盪器對這一問題不那麼敏感，因此更適合芯片環境。團隊利用摻鉺氮化硅平台製造了這種芯片激光器，雖然激光腔總長度達到42釐米，但通過在芯片上摺疊布局，最終被壓縮到僅有火柴頭大小的區域。團隊展示的樣品可輕鬆放置在一枚1瑞士法郎硬幣上，其體積遠小於傳統光纖激光器系統。

光子芯片可採用與半導體芯片類似的晶圓級工藝批量製造，一次生產有望集成超過1000個激光腔。這意味着未來超快激光器的製造成本有望顯著降低，並推動其從實驗室走向更廣泛應用。團隊表示，這種芯片級激光器不僅可用於光譜分析、材料缺陷探測和醫學診斷，還有望成為未來緊湊型光學原子鐘的重要組成，為下一代通信和導航技術提供支撐。

這一突破的核心價值在於繞開了芯片非線性效應的傳統瓶頸。馬梅舍夫振盪器的成功驗證表明，光子集成不必一味追求新材料，舊架構在新平台上同樣能煥發新生。但需警惕的是，芯片級激光器在批量製造中的一致性、長期穩定性以及與現有光電子系統的封裝兼容性問題尚未解決。科研人員應加快建立標準化測試體系與工藝規範，避免陷入“實驗室驚豔、產線難產”的困境，真正推動技術落地。