如果想捕獲活細胞內部的化學轉化，還是通過在厚度僅為100納米的層上打印路徑來徹底改變微芯片的生產，波蘭科學院的一組科學家創建的最新飛秒激光現在可以實現這些目標。如圖所示研究團隊所制造的激光器可以通過與調諧收音機類似的方式進行具有飛秒精度調諧。

有大量的激光光源，它們各有特點和不同的應用，例如觀測恒星、治療疾病、和進行表面微加工。研究人員說：“我們的目標是開發新的技術。” “我們處理產生超短光脈沖的光源。實際上是非常非常短的飛秒脈沖（10^-15秒，即一千萬億分之一秒）。這是例如細胞內化學反應所需要的范圍要看到他們，我們必須在很短的時間內“拍照”，而且借助新的激光，我們可以做到這一點。“

“我們還可以使用我們的光源來精確地從各種表面去除材料，而不會破壞它們。” “例如，我們可以使用這種方法清潔蒙娜麗莎畫像，而不會損壞漆層。我們只能去除約10納米厚的灰塵和污垢，”

研究人員表示說：“但是，對于這種工作，我們的激光甚至太精確了。” “為此，您只需要納秒級脈沖，即持續時間長一千倍的脈沖。但是，后者將無法例如在超薄材料中繪制精確計劃深度的路徑，例如去除噴在微芯片上的金。精確調整要去除的層的厚度，但是我們的激光可以做到這一點！它也可以在鋼化玻璃或超薄硅板上打孔。在這種情況下，納秒級激光會融化硅或“玻璃是因為它產生過多的熱量。太多的能量集中在一個很小的區域。我們的玻璃工作平穩而平穩。”

如何取得這種效果？

研究人員解釋說：“我們希望信號源滿足兩個條件：它應盡可能地不受機械干擾，并且必須是可移動的。” “我們不想創建一個巨大的固定結構。”

光纖激光器幫助了該團隊。 “這種激光器基本上是一個封閉在一個環中的光纖。激光脈沖在其中運行，而不會受到機械干擾。可以在不影響脈沖穩定性的情況下觸摸，移動，甚至搖動光纖。當然，如果光只像這樣繞一圈，那就沒用了，所以這種沖動的一部分會以有用的閃光的形式在環路的某個地方指向。”

研究得出這類脈沖激光器的另一個重要參數：脈沖出現在輸出端的頻率。在常規設計中，此頻率取決于脈沖在其中傳播的光纖環路的長度。它的實際長度是幾十米。如果我們希望閃光燈經常出現怎么辦？這可以通過減小脈沖傳播通過的環的周長來實現。只是這種動作有其局限性。 “在這個激光器中，最小的環路每60納秒發出一次脈沖，對于我們的期望而言，這仍然太慢了，”研究人員解釋說。如何加快這個頻率？團隊的新發明在于一種系統，該系統允許復制基本頻率，就像在吉他弦的基本頻率上創建諧波頻率一樣。

使用所謂的諧波模式鎖定，研究人員解釋說。 “我們設計的創新之處在于，我們能夠以一種可控的方式切換此重復頻率，并僅選擇一種可能的諧波，即我們所需要的特定諧波。我們可以通過旋轉旋鈕來增加脈沖的頻率。

所獲得的頻率穩定并能夠精確區分非常重要。如果選擇一種諧波，那么所有其他諧波將被衰減。可以說正在產生純凈的聲音，并消除了所有背景噪音。頻率越高，定義越好。

該研究論文發表在《光波技術雜志》上。

參考：Mamyshev Oscillator With a Widely Tunable Repetition Rate, Journal of Lightwave Technology. DOI: 10.1109/JLT.2020.3031540