普通固體激光器，是在可見范圍內(nèi)產(chǎn)生光。然而，對于多數(shù)應(yīng)用，如分子探測，需要中紅外輻射。這種紅外激光器的制造難度要大得多，特別是當(dāng)激光輻射需要以極短、強(qiáng)烈的脈沖形式存在時。長期以來，科學(xué)家一直在尋找產(chǎn)生這種紅外激光脈沖的簡單方法。

維也納工業(yè)大學(xué)和哈佛大學(xué)合作實現(xiàn)了這樣這一目標(biāo)，利用在維也納維恩納米中心制造的量身定制的量子級聯(lián)激光器來產(chǎn)生中紅外激光。該技術(shù)不需要大的實驗裝置，可以輕松地小型化，因此在實際應(yīng)用中非常有效，可檢測特定分子。

該研究團(tuán)隊設(shè)計制造的新型量子級聯(lián)激光器不僅發(fā)出單一顏色的光，而且還可發(fā)出各種不同頻率的信號，也就是所說的頻率梳。

頻率梳的各個光波可以精確地同步振蕩，然后以最佳方式相互疊加，并產(chǎn)生短而強(qiáng)烈的激光脈沖。或者在它們的振蕩之間可能會發(fā)生偏移，在這種情況下不會產(chǎn)生脈沖，但是會產(chǎn)生幾乎連續(xù)強(qiáng)度的激光。

為了解決頻率梳在兩種變體的切換，研究人員在量子級聯(lián)激光器中制造了一個微型調(diào)制器，交流電壓被施加到該調(diào)制器。根據(jù)電壓的頻率和強(qiáng)度，可以在激光器中激發(fā)不同的光振蕩。研究人員提到，如果以正確的頻率驅(qū)動這個調(diào)制器，就可以實現(xiàn)頻率梳的不同頻率完全同步振蕩。這使得頻率組合成每秒超過120億次的短而強(qiáng)的激光脈沖成為可能。

半導(dǎo)體激光器以前不可能對短紅外激光脈沖進(jìn)行這種控制，最多只能使用非常昂貴且損壞儀器的方法來產(chǎn)生類似類型的光。而該項技術(shù)具有小型化的決定性優(yōu)勢，在可應(yīng)用到多個實際應(yīng)用場景中，例如，人們可以用它來構(gòu)建緊湊的測量儀器，該儀器使用這些特殊的激光束來搜索氣體樣品中非常特殊的分子。由于激光脈沖的高光強(qiáng)度，因此還可以同時需要兩個光子的測量。