李倩课题组在集成光子学与超快光学交叉领域取得系列进展：集成波导与色散调控显著提升超快激光及超连续谱光源性能

近日，北京大学深圳研究生院信息工程学院李倩课题组在集成光子学与超快光学交叉领域取得系列进展，相关成果分别发表于光学领域权威期刊《Optics Letters》及《Optics and Laser Technology》。团队通过引入集成波导和腔内色散管理，显著提升了超快激光器的噪声性能与光谱拓展能力。

图一：集成 HDSG 波导后的混合腔激光器模型

长期以来，如何同时实现激光器的小型化、超短脉冲和低噪声一直是领域内的难题。在发表于《Optics Letters》的研究^[1]中，李倩课题组将高折射率掺杂二氧化硅玻璃（HDSG）集成波导直接置入大正色散非线性偏振旋转（NPE）环形激光器中。凭借集成波导强大的非线性调控能力，输出脉宽从皮秒级成功压缩至254飞秒，压缩比高达10.1倍。同时由于集成波导的局部强双折射和非线性诱导的偏振快速演化，两个正交偏振分量的耦合得以增强，使得腔内标量孤子可向矢量孤子转化。并且相较于传统设计，集成波导的引入使激光器的相对强度噪声降低了67.5%，定时抖动降低了58.1%，极大地增强了激光器的长期运行稳定性。

图二：混合腔输出脉冲的特性和及其与传统NPE激光器的稳定性对比

图三：含PM-NALM激光器的增强型超连续谱（SC）源系统实验结构示意图

超连续谱（SC）光源因其极宽的光谱特性，在生物成像、光学传感等领域有着重要应用价值，但在L波段（1565-1625 nm）开发平坦且高性能的光源仍具一定挑战。李倩课题组在《Optics & Laser Technology》的研究^[2]中提出了一种多功能全保偏非线性放大环形镜（PM-NALM）激光器。该激光器不仅可在单个腔内实现1570 nm和1600 nm双波长的切换，也可支持由单脉冲到双孤子、多孤子束缚态的演化。与此同时，针对超连续谱产生过程中存在的能量分布不均及光谱凹陷等难题，课题组进一步对该激光器进行色散管理，通过将腔内净色散调控至近零或正色散区，实现了对种子脉冲的精准整形，使其能够更有效地匹配非线性光纤中的光谱展宽动力学。实验证实，这种预整形技术使色散波（DW）的发射强度提升了20 dB以上，并使泵浦附近的拉曼光谱凹陷深度降低了超过20 dB。最终，该激光器成功获得了覆盖1130 nm至2150 nm的高平坦度超连续谱，为生物医学影像和高分辨率传感应用提供了优质的宽带光源选择。

图四：腔内色散调控下PM-NALM激光器脉冲整形与超连续谱演化特性

上述研究工作的第一作者均为信息工程学院博士生叶峰，信息工程学院李倩副教授为两篇论文的通讯作者。合作者还包括清华大学深圳国际研究生院付红岩副教授、信息工程学院硕士生金红、刘轩奕等。相关研究得到了国家重点研发计划、广东省重点实验室以及深港联合研究项目等的大力支持。

论文信息：

[1] Ye, F., Liu, X., Jin, H., Little, B. E., Chu, S. T., Fu, H. Y., & Li, Q. (2026). Photonic-waveguide-enabled femtosecond dissipative solitons in mode-locked lasers. Optics Letters, 51(3), 560–563. https://doi.org/10.1364/OL.586424

[2] Ye, F., Jin, H., Liu, X., Tiu, Z. C., Harun, S. W., Fu, H. Y., & Li, Q. (2026). Supercontinuum enhancement via pulse shaping in a versatile L-band PM NALM fiber laser. Optics and Laser Technology, 193(114256), 114256. https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2025.114256