据中国激光杂志社网，于2025年12月02日报道，三年时光，如激光一闪而过。SESAM（半导体可饱和吸收镜）项目，终于迎来了结题的时刻。回望这段布满挑战的科研旅程，实验室里流淌的光阴、失败中沉淀的智慧，都凝结成了永久珍藏的记忆。在此，我想从一个侧面，讲述其中的故事。

壹 短皮秒要求更高的调制深度

这是半导体所马老师牵头的项目。项目重点研究的内容之一，是用于光纤激光器皮秒锁模的 SESAM——它必须同时具备高调制深度、短恢复时间与高损伤阈值。在皮秒锁模中，这枚小小的神奇的半导体片子堪称“最简器件”：只需将其置入光路作为反射镜，便能立即输出超短脉冲。我国每年生产的数千台皮秒激光器，很大一部分都因它的“魔力”而迸发出超短光脉冲。

与固体激光器不同，光纤激光器对 SESAM 的调制深度要求极高。通常10%–20% 的调制深度已能满足多数锁模需求。但面向激光加工的“短皮秒”光纤激光器，要求脉宽小于 10 ps，调制深度必须高达 50%。长期以来，这类器件大部分依赖进口。

我自三十年前涉足 SESAM 研制，二十多年前曾与半导体所马老师团队合作。十年前，我们便开始尝试高调制深度 SESAM，却始终未能突破 50% 的瓶颈，而破坏阈值不够高，也是我心中的痛。

贰 高调制深度带来困扰

高调制深度意味着什么？它意味着饱和吸收层必须更厚；若采用量子阱结构，则量子阱层数需大幅增加。不是普通的“多”，而是“非常之多”。即便有应变补偿层支撑，过多的层数仍会导致晶格缺陷激增——正如盖楼，只要一层歪斜，整栋建筑便可能“崩塌”。晶格缺陷不仅显著增加非饱和吸收，也严重降低破坏阈值。

叁 追求短的饱和恢复时间

然而，缺陷并非总是“敌人”。恰到好处的不完美——例如低温生长引入的缺陷——反而能加速饱和恢复，帮助我们捕捉更短暂的脉冲。这真是一种美妙的悖论：我们仿佛行走在刀刃之上，既要保留低温生长的优势，又要避免量子阱在低温下的脆弱。多少次，我们眼见激光器初现希望之光，转眼间，那如“九层妖塔”般的结构便轰然倒下，希望的脉冲也随之熄灭。

肆 放弃量子阱结构，转向体材料

林楠是半导体研究所马老师组的。十年前我们合作时，他还是个瘦瘦的博士生，说话略带口音。而在这个项目启动时，短短几年间，他已发福到我几乎认不出。

这次，林楠依然负责 SESAM 的外延材料生长。起初我们仍沿用多量子阱结构，却发现效果不佳：要么脉宽无法压至 10 ps 以下，要么 SESAM 极易损坏。

经过无数次讨论，林楠与我决定告别量子阱的老路。但新的方向在哪儿？

我们逐渐倾向于放弃量子阱，改用体材料（即厚吸收层）。但即便在体材料结构中，十年前我们也未能实现 50% 的调制深度。

伍 谐振型——林楠的坚持

自 Ursula Keller 开创“量子阱+反谐振”结构以来，该方案一直是行业灯塔，指引研究者数十年。对于固体激光器所需的小调制深度 SESAM，这无疑是最佳选择；但面对光纤激光器的高调制深度需求，50% 仍是一个极具挑战的目标。

难道要继续增加体材料厚度吗？那座曾经崩塌的“九层妖塔”仍在警示我们。

就在此时，林楠大胆提出：用谐振结构！

我对谐振结构一直持怀疑态度。谐振结构在谐振波长附近带宽较窄，控制不当易偏离工作波长；此外，吸收材料内部电场强度更高，可能导致损伤阈值下降、非饱和损耗上升。

但林楠并未被我说服。他决定自行尝试谐振型体材料。

陆 戴口罩的女孩

项目中负责测试的是杰普特公司的年轻工程师黄少茹。她个子不高，常扎马尾，疫情以来始终戴着口罩，以至于我至今回想不起她的面容。但她做事极为认真，默默坚持、细致测试每一个样品，记录脉宽、功率、稳定性与寿命等数据。发现优良性能，她及时报告；发现问题，她也立即“抱怨”。

通过对多种结构、不同性能参数的 SESAM 样品进行大量测试，她逐渐摸清各参数如何影响激光输出：调制深度与饱和通量若不匹配，不仅无法启动锁模，还可能引发瞬时损伤；调制深度不足，则只能输出不稳定的调 Q 脉冲；较高的吸收损耗发热，更会导致性能衰退，影响输出稳定性与器件寿命。

她测试了一系列谐振型量子阱结构 SESAM，部分样品虽能实现 10 ps 以下脉宽，但寿命短、稳定性差。而表面加镀介质保护层的样品，寿命则显著提高。

柒 神秘的58号样品

林楠根据少茹的反馈，一次次调整结构、生长条件与镀膜工艺。

测试样品编号一路增至 60 多号，最终，第 58 号样品脱颖而出——它不仅具备足够的调制深度，在稳定性、自启动可靠性上表现最佳，寿命也最长。

随后，杰普特公司将其封装为集成器件，性能更上一层楼。至今，那枚 58 号 SESAM 仍在不知疲倦地工作，累计运行时间早已突破 2000 小时大关。

捌 好吧，就谐振型

有了少茹的实验结果背书，林楠信心倍增。

他向我展示计算与测试结果，坚定地说：“不谐振，就达不到 50% 的调制深度。”“性能最佳的 58 号片子，正是谐振型体材料！”

在事实面前，我无话可说。我终于明白，他所说的谐振型，并非传统“两面高反膜夹吸收体”的结构，而是仅利用半导体表面反射作为上层反射镜，反射系数远低于高反镜，谐振带宽却很宽。关键在于，谐振模式下，饱和吸收体无需过厚，结构不会如高楼般易塌。我认可了这一方案。

后来，林楠虽也试制了编号 60 以后的量子阱谐振型样品，但少茹测试后反馈：都不如 58 号。

玖 魔镜之光，明亮而恒久

项目虽暂告一段落，但产业化之路依然艰巨。要实现大面积推广，仍需持续努力。

回望这三年，我们走过弯路、历经失败，最终驯服了这面“魔镜”。

我始终记得，林楠是项目当之无愧的脊梁——他的智慧与坚持，为 SESAM 指明了方向；少茹则是发现美的眼睛——她的细致与执着，让优秀的设计得以显现。这段研制 SESAM 的故事，正如那枚 58 号样品所发出的激光——恒久而明亮。