新品来袭！700 nm-20 μm 连续可调谐激光器，凭光纤反馈技术破解 OPO 传统难题

光学参量振荡器（Optical Parametric Oscillator，简称OPO）作为基于非线性光学效应的可调谐相干光源，核心是利用非线性晶体中的参量放大过程，将泵浦激光的光子分裂为信号光和闲频光两个光子，经光学谐振腔反馈实现激光振荡输出，具备宽调谐范围、高峰值功率等优势。然而，传统 OPO 激光器受稳定性差、调谐复杂、系统庞大、噪声高、维护难等问题制约，难以满足精密科研需求。

Stuttgart Instruments作为依托德国斯图加特大学核心技术的高科技企业，自2017年起专注于宽调谐全自动化高性能红外激光源的研发与制造，其研发的可见光至中红外波段连续可调谐激光系统凭借超卓性能与稳定性获科研界高度认可，已助力多所高校及科研机构产出大量重要科研成果、发表多篇科学论著。

Stuttgart Instruments激光器：以革命性光纤反馈光学参量振荡器（FF-OPO）

Stuttgart Instruments激光器采用革命性的光纤反馈设计，兼具超卓稳定性、精准可调谐性与紧凑型结构于一身。这一创新设计使系统能够在700 nm至20 μm的宽广光谱范围内保持毫瓦至瓦级的高输出功率，同时产生重复频率达数兆赫兹的飞秒至皮秒脉冲。

技术突破亮点：

稳定性出众：通过混合光纤反馈和参量增益方案，腔内光纤作为模式清洁器有效锁定光束指向。

精确调谐能力：采用反馈脉冲的色散展宽技术，实现连续无间隙调谐，精度达0.05 nm以下。

超低噪声性能：使用纯被动光纤元件，避免放大自发辐射，噪声水平低于-160 dBc/Hz。

紧凑型结构设计：腔内单模光纤的引入不仅使系统结构更加紧凑，还通过其独特的物理特性带来了多重性能提升。这种设计显著减小了设备的整体尺寸，为实验室空间有限的用户提供了极大便利。

环境稳定性突破：与传统OPO或OPA系统相比，该技术带来显著的环境稳定性提升，温度敏感性降低20-100倍，振动容限提高一个数量级，抗气流干扰能力显著增强。

智能化操作：系统全自动化运行，提供可通过以太网或WiFi连接的WebSocket接口，支持所有主流编程语言调用。内置的C++图形界面同时提供Python和LabVIEW模板，支持多客户端同时访问。

明星产品系列

Alpha系列：灵活，适配多元实验

Stuttgart Instruments Alpha系列是一款超短脉冲连续可调谐激光系统。该系统基于革命性的光纤反馈光学参量振荡器（FF-OPO）技术，采用紧凑型被动稳定设计，可提供超卓的稳定性、重现性及散粒噪声极限性能。产品支持多种重复频率和脉冲宽度的泵浦激光器选配方案。

图1. Alpha高紧凑型飞秒OPO激光器

Stuttgart Instruments Alpha系列包含Alpha 100 fs、Alpha 350 fs和Alpha 1 ps三种脉冲宽度型号，能够提供覆盖可见光、近红外及中红外等多波段的窄带输出选件，其线宽优于10 cm-1，可直接满足单色成像应用需求。Alpha系列非常适合并行运行两个或多个独立可调谐且光学同步的分支系统，为超快泵浦-探测（pump-probe）方法提供了灵活性，是并行驱动多项实验的理想选择。

图2. 超短脉冲Alpha 100 fs 典型光谱范围及功率性能参数表

Alpha系列性能特点：具备宽调谐范围和全自动化操作

功率稳定性：＜0.5 %rms

光谱稳定性：＜0.02 %rms

重复性：＜0.1 nm

超低噪声：＜-160 dB/Hz

Piano系列：超窄线宽、精准调谐

Stuttgart Instruments Piano系列红外光源是一款超窄线宽连续可调谐激光系统，专为精密光谱学和显微镜成像应用而设计。该产品在紧凑结构中集成了泵浦激光器，以其出众的光谱精度和超卓的测量重现性著称。

图3. Piano超窄线宽皮秒OPO激光器

Piano与Piano MIR的典型光谱范围及功率性能参数：

图4. 超窄线宽 Piano典型光谱范围及功率性能参数表

此外，该系统可定制额外的725 - 980 nm (VIS) 与 1.1 - 1.45 µm (NIR)模组，波长调谐精确、稳定性极高（＜0.02 cm-1/h），相对强度噪声超低(＜-160 dBc/Hz）。Piano 激光器配备高速光学调制器，所有输出均可通过单一输入信号进行调制。该系统采用全集成调制架构，内置精密电子振荡器并提供全面的软件支持。

主要应用领域

材料科学 • 近场光学显微技术（SNOM） • 激光-傅里叶变换红外光谱技术 • 超快光谱技术 • 等离激元 • 高亮度中红外成像与照明	Science 374, 612 (2021)
生命科学 • 多光子与深层组织成像 • 相干拉曼显微成像 • 双光子激发荧光 • 光热与光声成像
环境检测 • 光声光谱技术 • 遥感技术

应用成果：推动科学前沿发展

Stuttgart Instruments的激光技术已在科研界产生深远影响。截至目前，基于该公司激光系统发表的高水平研究论文已超过30篇，涵盖《Nature》《Science》《Optica》等高水平期刊。

在材料科学领域，研究人员借助Alpha系列激光器，在塑性变形SrTiO₃中发现多铁性现象，为新型功能材料的设计提供了新思路；通过搭建基于 Alpha 超短脉冲的圆偏振红外激发光源，实现电控超表面与等离子体材料主动纳米光子技术突破，相关成果以《Electrically switchable metallic polymer nanoantennas》为题发表于《Science》（374, 612 (2021)），该技术开关速度最高 30 赫兹、工作电压低至 ±1 伏特、开关对比度 100%，为增强现实与虚拟现实成像等纳米光子器件开辟新路径。

在纳米光学研究中，科学家利用Piano系列超窄线宽特性，成功实现了金薄膜槽波导的近场干涉观测。

在生命科学领域，依托该公司激光技术开发的刺激拉曼散射光谱光学相干断层成像技术，实现脑肿瘤模型无标记识别，为医学诊断提供新方法。

环境监测领域，通过结合石英增强光声光谱技术，科学家们能够在秒级时间内完成ppm级气体的识别，为大气污染监测提供了强有力的技术手段。

部分发表文章列表（截止到2024年）

1. Angular dispersion suppression in deeply subwavelength phonon polariton bound states in the continuum metasurfaces. L. Nan, A. Mancini, T. Weber, G.L. Seah, E. Cortes, A. Tittl and S.A. Maier. Optica 12, 1-4 (2025) 

2. Coherent control in quartz-enhanced photoacoustics: fingerprinting a trace gas at ppm-level within seconds. S. Angstenberger, M. Floess, L. Schmid, P. Ruchka, T. Steinle and H. Giessen. Optica 12, 1-4 (2025)

3. Photoacoustic spectroscopy with a widely tunable narrowband fiber-feedback optical parametric oscillator. L. Schmid, F. Kadriu, S. Kuppel, M. Floess, T. Steinle and H. Giessen. AIP Advances 14, 105328 (2024) 

4. Multiferroicity in plastically deformed SrTiO3.  X. Wang, A. Kundu, B. Xu, S. Hameed, N. Rothem, S. Rabkin, L. Rogić, L. Thompson, A. McLeod, M. Greven, D. Pelc, I. Sochnikov, B. Kalisky and A. Klein. Nat. Commun. 15, 7442 (2024)

5. Revealing Mode Formation in Quasi-Bound States in Continuum Metasurfaces via Near-Field Optical Microscopy. T. Gölz, E. Baù, A. Aigner, A. Mancini, M. Barkey, F. Keilmann, S. A. Maier and A. Tittl. Adv. Mater. 36, 2405978 (2024) 

6. Hybrid Molecular Beam Epitaxy for Single-Crystalline Oxide Membranes with Binary Oxide Sacrificial Layers. S. Varshney, S. Choo, L. Thompson, Z. Yang, J. Shah, J. Wen, S. J. Koester, K. A. Mkhoyan, A. S. McLeod and B. Jalan. ACS Nano 18, 6348 (2024)

7. Multiplication of the orbital angular momentum of phonon polaritons via sublinear dispersion. A. Mancini, L. Nan, R. Berté, E. Cortés, H. Ren, S. A. Maier. Nature Photonics 18, 677 (2024)