光學參量振蕩器（Optical Parametric Oscillator，簡稱OPO）作為基于非線性光學效應的可調諧相干光源，核心是利用非線性晶體中的參量放大過程，將泵浦激光的光子分裂為信號光和閑頻光兩個光子，經光學諧振腔反饋實現激光振蕩輸出，具備寬調諧范圍、高峰值功率等優勢。然而，傳統 OPO 激光器受穩定性差、調諧復雜、系統龐大、噪聲高、維護難等問題制約，難以滿足精密科研需求。

Stuttgart Instruments作為依托德國斯圖加特大學核心技術的高科技企業，自2017年起專注于寬調諧全自動化高性能紅外激光源的研發與制造，其研發的可見光至中紅外波段連續可調諧激光系統憑借超卓性能與穩定性獲全球科研界高度認可，已助力多所高校及科研機構產出大量重要科研成果、發表多篇科學論著。

Stuttgart Instruments激光器：以革命性光纖反饋光學參量振蕩器（FF-OPO）

Stuttgart Instruments激光器采用革命性的光纖反饋設計，兼具超卓穩定性、精準可調諧性與緊湊型結構于一身。這一創新設計使系統能夠在700 nm至20 μm的寬廣光譜范圍內保持毫瓦至瓦級的高輸出功率，同時產生重復頻率達數兆赫茲的飛秒至皮秒脈沖。

技術突破亮點：

穩定性出眾：通過混合光纖反饋和參量增益方案，腔內光纖作為模式清潔器有效鎖定光束指向。

精確調諧能力：采用反饋脈沖的色散展寬技術，實現連續無間隙調諧，精度達0.05 nm以下。

超低噪聲性能：使用純被動光纖元件，避免放大自發輻射，噪聲水平低于-160 dBc/Hz。

緊湊型結構設計：腔內單模光纖的引入不僅使系統結構更加緊湊，還通過其獨特的物理特性帶來了多重性能提升。這種設計顯著減小了設備的整體尺寸，為實驗室空間有限的用戶提供了極大便利。

環境穩定性突破：與傳統OPO或OPA系統相比，該技術帶來顯著的環境穩定性提升，溫度敏感性降低20-100倍，振動容限提高一個數量級，抗氣流干擾能力顯著增強。

智能化操作：系統全自動化運行，提供可通過以太網或WiFi連接的WebSocket接口，支持所有主流編程語言調用。內置的C++圖形界面同時提供Python和LabVIEW模板，支持多客戶端同時訪問。

明星產品系列

Alpha系列：非常靈活，適配多元實驗

Stuttgart Instruments Alpha系列是一款超短脈沖連續可調諧激光系統。該系統基于革命性的光纖反饋光學參量振蕩器（FF-OPO）技術，采用緊湊型被動穩定設計，可提供超卓的穩定性、重現性及散粒噪聲極限性能。產品支持多種重復頻率和脈沖寬度的泵浦激光器選配方案。

圖1. Alpha高緊湊型飛秒OPO激光器

Stuttgart Instruments Alpha系列包含Alpha 100 fs、Alpha 350 fs和Alpha 1 ps三種脈沖寬度型號，能夠提供覆蓋可見光、近紅外及中紅外等多波段的窄帶輸出選件，其線寬優于10 cm^-1，可直接滿足單色成像應用需求。Alpha系列非常適合并行運行兩個或多個獨立可調諧且光學同步的分支系統，為超快泵浦-探測（pump-probe）方法提供了很高靈活性，是并行驅動多項實驗的理想選擇。

圖2. 超短脈沖Alpha 100 fs 典型光譜范圍及功率性能參數表

Alpha系列性能特點：具備寬調諧范圍和全自動化操作

功率穩定性：＜0.5 %rms

光譜穩定性：＜0.02 %rms

重復性：＜0.1 nm

超低噪聲：＜-160 dB/Hz

Piano系列：超窄線寬、精準調諧

Stuttgart Instruments Piano系列紅外光源是一款超窄線寬連續可調諧激光系統，專為精密光譜學和顯微鏡成像應用而設計。該產品在緊湊結構中集成了泵浦激光器，以其出眾的光譜精度和超卓的測量重現性著稱。

圖3. Piano超窄線寬皮秒OPO激光器

Piano與Piano MIR的典型光譜范圍及功率性能參數：

圖4. 超窄線寬 Piano典型光譜范圍及功率性能參數表

此外，該系統可定制額外的725 - 980 nm (VIS) 與 1.1 - 1.45 µm (NIR)模組，波長調諧精確、穩定性很高（＜0.02 cm-1/h），相對強度噪聲超低(＜-160 dBc/Hz）。Piano 激光器配備高速光學調制器，所有輸出均可通過單一輸入信號進行調制。該系統采用全集成調制架構，內置精密電子振蕩器并提供全面的軟件支持。

主要應用領域

應用成果：推動科學前沿發展

Stuttgart Instruments的激光技術已在全球科研界產生深遠影響。截至目前，基于該公司激光系統發表的高水平研究論文已超過30篇，涵蓋《Nature》《Science》《Optica》等高水平期刊。

在材料科學領域，研究人員借助Alpha系列激光器，在塑性變形SrTiO?中發現多鐵性現象，為新型功能材料的設計提供了新思路；通過搭建基于 Alpha 超短脈沖的圓偏振紅外激發光源，實現電控超表面與等離子體材料主動納米光子技術突破，相關成果以《Electrically switchable metallic polymer nanoantennas》為題發表于《Science》（374, 612 (2021)），該技術開關速度最高 30 赫茲、工作電壓低至 ±1 伏特、開關對比度 100%，為增強現實與虛擬現實成像等納米光子器件開辟新路徑。

在納米光學研究中，科學家利用Piano系列超窄線寬特性，成功實現了金薄膜槽波導的近場干涉觀測。

在生命科學領域，依托該公司激光技術開發的刺激拉曼散射光譜光學相干斷層成像技術，實現腦腫瘤模型無標記識別，為醫學診斷提供新方法。

環境監測領域，通過結合石英增強光聲光譜技術，科學家們能夠在秒級時間內完成ppm級氣體的識別，為大氣污染監測提供了強有力的技術手段。

部分發表文章列表（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. Rogi?, 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. G?lz, 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)