超短脈沖激光器在精密加工、智能傳感、以及醫療醫美等領域有著廣泛的應用潛力。預計在未來五年將形成百億量級的國內市場規模。目前，基于半導體光開關的被動鎖模技術是工業界超快種子光源最成熟的方案。“9字腔”激光器（Figure-9 laser）是一種新興的被動鎖模技術，因其具有低噪聲等特點而受到了廣泛關注。Figure-9激光器一般通過加入偏振光學元件來操控鎖模工作狀態。然而，由兩個波片的旋轉角度所構成的參數空間包含了巨大的狀態數據量，給選取最優工作點帶來了極大挑戰。如Figure-9激光器工作點選取不當，可能會帶來啟動慢、易失鎖和易進入多脈沖狀態等不利因素。當前，Figure-9激光器的方案優化和制造工藝總體還處于受經驗指導的階段，這使得“9字腔”技術在工業量產方面的潛力尚未得到充分的釋放。

針對這一技術瓶頸，諾派激光技術團隊在國際上提出并實現了一種自動控制、自動收集和自動判斷Figure-9激光器輸出狀態的方法。得益于這種高速、完整表征技術，Figure-9激光器參數空間輸出狀態的完整掃描成為可能。例如，該系統可以在24小時內，完成約100萬個工作點的鎖模狀態智能判別，使得找尋激光器物理上允許的最優工作點成為可能。通過瓊斯矩陣計算，支持鎖模狀態的腔響應曲線構成的帶狀區域可以被清晰地展示出來。有意義的是，當激光器的結構參數改變時，鎖模熱區的模式分布也呈現規律性的變化。如改變光纖環長度破壞諧振腔對稱性時，激光器只能在正相移區間出現工作點。該技術突破能夠快速、完整地展示Figure-9輸出狀態在整個參數空間中的演化規律，使得識別Figure-9激光器最優工作點進入了“圖像識別”的新階段。

圖1、上圖展示的是參數空間中可支持鎖模狀態的腔非線性響應曲線所形成的優化區域（分正相移區和負相移區）。下圖展示的是快速掃描獲得的激光器全參數空間狀態分布圖（具有每24小時完成100萬個狀態的高速分析能力）。

圖2、(a) 參數空間中可支持鎖模狀態的鎖模區域；

(b) 展示某個鎖模區域的回滯特性。

為了深入評估不同鎖模工作點的等效性，技術團隊還進一步對鎖模狀態的回滯動力學進行了細致研究。為此，對參數空間的一個最小重復單元所包含的四個鎖模區域進行回滯特性的完整表征。實驗發現，不同鎖模區域的回滯特性并不相同，通過加入色散控制，觀察到了回滯動力學與腔內色散的確切的關聯關系，這也是被動鎖模激光器回滯特性與激光器的基本參數關聯規律的首次報道。光學領域國際知名期刊《Optics Letters》近期先后收錄了該兩項成果。以上技術突破標志著諾派激光在“9字腔”鎖模機制這一超快激光器底層技術領域，已進入國際領先水平。

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