上海光機(jī)所在中紅外連續(xù)激光光譜合束研究方面取得新進(jìn)展

　　【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所高功率激光元件技術(shù)與工程部邵建達(dá)、晉云霞研究團(tuán)隊(duì)在中紅外高功率連續(xù)激光光譜合束研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果以“High power continuous-wave mid-infrared laser spectral beam combining via Jigsaw-grating architecture”為題發(fā)表于 Optics Letters。
 

　　中紅外激光在光譜分析、自由空間通信、氣體探測(cè)、生物醫(yī)學(xué)和國(guó)家安全等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。光譜合束技術(shù)能夠在保持光束質(zhì)量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)激光功率和光譜范圍擴(kuò)展，是突破單束中紅外激光功率限制的重要技術(shù)路線。然而，隨著合束通道數(shù)增加，傳統(tǒng)雙光柵合束系統(tǒng)對(duì)首片大口徑、高效率、高波前質(zhì)量光柵提出了極高要求，尤其在中紅外寬波段條件下，大長(zhǎng)寬比光柵的加工難度顯著提升，成為制約多通道高功率合束系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。
 

　　針對(duì)上述問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)提出了一種拼接光柵(Jigsaw-grating)光譜合束架構(gòu)，通過(guò)多個(gè)小口徑子光柵在等效大口徑光柵空間內(nèi)的分布式拼接，實(shí)現(xiàn)多路中紅外激光的高效合束。該方案避免了對(duì)超大口徑單片光柵的依賴，可有效降低光柵制造難度，并提升多通道合束系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中，研究團(tuán)隊(duì)采用自主研制的高效率鍍金中紅外光柵，構(gòu)建了四通道中紅外光參量振蕩器(OPO)連續(xù)激光光譜合束系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)中，4 路中心波長(zhǎng)位于3.1-3.7μm范圍內(nèi)的OPO激光以50°入射角進(jìn)入拼接光柵系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)50.8W的中紅外連續(xù)激光合束輸出，光柵合束效率達(dá)到92.1%，合束后光束質(zhì)量保持良好，Mx²=1.76、My²=1.46。該輸出功率處于目前3-5μm波段中紅外激光光譜合束報(bào)道結(jié)果的較高水平。
 

　　該研究為中紅外多通道光譜合束系統(tǒng)從數(shù)十瓦向百瓦級(jí)擴(kuò)展提供了新的技術(shù)路徑，也為可見(jiàn)光至太赫茲等多波段高功率激光平臺(tái)的構(gòu)建提供了參考。
 

　　該工作獲得國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科協(xié)青年人才托舉工程、中國(guó)博士后科學(xué)基金等項(xiàng)目支持。
 

　　引用：上海光機(jī)所在中紅外連續(xù)激光光譜合束研究方面取得新進(jìn)展 上海光學(xué)精密機(jī)械研究所 【引用時(shí)間：2026年7月16日】