與總體經濟增長乏力形成鮮明對比的，是我國的激光產業始終保持欣欣向榮的增長勢頭。這背后的深層次原因，仍然是無數的從業人員刻苦鉆研換來的遍地開花的技術進步和工藝突破，如今高功率光纖激光器不斷突破功率極限，不同波長、不同脈寬的超快激光器不斷推陳出新，新應用、新工藝、新設備不斷見諸報端。

光纖激光器中的“高富帥”高功率窄線寬光纖激光器

支撐激光產業飛速發展的核心設備，毫無疑問是不斷更新換代的各類激光器。作為人類歷史上最偉大的發明之一，激光器自從被發明至今僅僅幾十年，便滲透進人類社會的各個角落，極大地推動了工業和文明的進步。

在眾多的激光器種類中，高功率窄線寬光纖激光器就是近幾年涌現出來的冉冉新星。顧名思義，高功率窄線寬光纖激光器是一種輸出功率在數千瓦級別、光譜寬度較窄（通常遠小于1 nm，約為常規光纖激光器同等功率下光譜寬度的幾十至幾百分之一）的一類連續或準連續光纖激光器。

高功率窄線寬光纖激光器不僅保持了常規光纖激光器的結構緊湊、電光效率高、可柔性操作、兼容性好等優點，還具有光束質量好（近單模輸出）、光譜線寬極窄、輸出波長靈活、穩定性高、可擴展性強等獨特優點，在一些特定的應用場景下，高功率窄線寬光纖激光器具有不可取代的獨特作用，堪稱光纖激光器中的“高富帥”。

在超高功率激光技術領域，超高功率（如平均功率達到或超過數十千瓦）激光光源在前沿科學研究、工業加工、慣性約束核聚變、國防等領域發揮了極其重要的作用。然而單路光纖激光器的輸出功率受到材料損傷閾值、光學非線性效應、模式不穩定、泵浦功率等因素的限制，不可能無限提升下去，采用多路光纖激光器進行光束合成是公認的獲得超高功率激光光源的有效途徑。到目前為止，相干合成、光譜合成等合成手段的迅速發展和成熟，進一步證實了該技術路線的光明未來。在進行光束合成時，為了使合成后的光源具有較好的光束質量，通常需要要求子束激光器輸功率在數千瓦級別、光譜寬度較窄（通常遠小于1 nm），因此只有高功率窄線寬激光器能夠滿足要求。

在非線性頻率轉換領域，將常規的近紅外波段（如波長為1064 nm）激光器進行一次倍頻（波長532 nm，綠光）或者多次倍頻（266 nm，133 nm等）后，可以大大擴展常規激光器的工作波段。而通常金屬對波長越短的光源吸收率越高，能大大提高工業加工效率，且在一些特定應用場景中對光波長有特定要求；伴隨著非線性倍頻晶體生長技術的成熟，使得基于光纖激光器的可見光及紫外、深紫外波長激光器快速發展。非線性頻率轉換通常需要基頻光源具有良好的光束質量和較低的光譜寬度，而使用高功率窄線寬光纖激光器作為基頻光源，可以以60%以上的轉換效率獲得千瓦以上的532 nm綠光激光及百瓦級的紫外激光，有望廣泛應用于高反金屬材料加工、水導激光切割、水下通信、半導體檢測等領域。

高功率窄線寬光纖激光器的心臟

光譜展寬模塊

高功率窄線寬光纖激光器最大的特點就是其在千瓦級的輸出功率下維持了較窄的光譜寬度，這極大地考驗了制造商對于高功率光纖激光器的光譜控制能力。通常而言，在直徑只有數十微米的石英光纖內，極高的功率密度使得激光在光纖中傳播時將催生多種非線性光學效應，從而限制激光的功率提升并導致光束質量劣化，最重要的是造成激光光譜寬度的不斷展寬。

在非線性光學效應影響下，主要有兩種機制造成了激光信號在被放大過程中光譜寬度的不斷增加。一種是自相位調制（SPM，self-phase modulation）效應，它通過克爾效應將信號源自身的強度抖動轉化為新的頻率分量，即新的波長成分的增加；另一種機制是四波混頻（FWM，four-wave mixing）效應，它描述了光纖內信號光存在的多個縱模之間的相互作用，通過滿足相位匹配條件而產生了新的縱模，即新的頻率/波長成分。

單頻調制展寬方案得益于單頻信號極高的時域穩定性和單縱模特性，可以完美抑制自相位調制SPM和四波混頻FWM效應引起的光譜寬度的增加。然而當光譜寬度極小的單頻信號光在光纖放大和傳輸過程中因為落在布里淵散射的增益譜內，因此很容易引發受激布里淵散射（SBS）效應，該效應會把大部分能量通過散射的方式轉移到后向傳播的斯托克斯光中，從而極大地威脅整機安全，限制輸出功率的提升。故而需要對單頻信號光進行展寬，通過改變施加到電光調制器上的信號帶寬，將輸出光信號展寬至幾十個GHz附近，從而大大降低受激布里淵散射效應，將布里淵閾值功率從幾瓦顯著提升至數千瓦。

由此可見，光譜展寬模塊將光通信領域的信號調制技術引入到高功率激光器之中，通過對光信號進行頻域的相位操控來抑制高功率激光在光纖傳輸時的光學非線性效應，是有一個學科交叉帶來的技術創新。光譜展寬模塊的性能表現是決定整機性能上限的關鍵因素，是此類高性能光纖激光當之無愧的“心臟”。

百尺竿頭更進一步

SpectrumShaper系列光譜展寬模塊

在一些特殊應用領域中，輸出功率在數千瓦級別、光譜寬度較窄（通常遠小于1 nm）的一類連續或準連續光纖激光器具有不可取代的獨特作用，是近幾年激光行業涌現出的冉冉新星。然而在此類高功率窄線寬光纖激光器的生產研發中，始終面臨著光學非線性效應造成的線寬增加和回返光問題，是此類激光器最大的“痛點”。光譜展寬模塊將射頻信號調制技術引入到光纖激光器之中，從而完美解決線寬增加和回返光問題，是決定整機性能上限的關鍵因素，是此類高性能光纖激光當之無愧的“心臟”。

作為國內最早一批提供光譜展寬模塊產品的供應商之一，杭州愛鷗光學科技有限公司基于核心團隊多年來在光通信和光纖激光器領域的技術積累，早在2021年就創造性地提出了一系列數字譜型生成技術，將多頻信號和啁啾信號調制技術引入到光譜展寬模塊之中，極大地推動了高功率窄線寬光纖激光器的性能提升，使得目前單頻展寬放大后的整機最高輸出功率達到了史無前例的5 kW級別。

如今，作為光譜展寬模塊領域的領頭羊，杭州愛鷗光學科技有限公司研發團隊在不斷鉆研相位調制機理和數字信號生成技術的基礎上，深入理解客戶實際需求和實際使用場景，經過緊鑼密鼓地開發工作，現在隆重推出最新一代SpectrumShaper-R4系列光譜展寬產品。

相比前代產品，新一代SpectrumShaper-R4系列光譜展寬產品的提升點主要在于：

更寬的光譜展寬范圍

經過硬件開發優化，在保證光譜譜型的精細調控能力基礎上，進一步將光譜展寬范圍從1-30 GHz擴展至1-80 GHz。這極大提升了用戶使用高功率窄線寬光纖激光器時的靈活度，同時有助于幫助客戶大大拓寬高功率窄線寬光纖激光器產品的應用領域。

可選一體化自帶單頻種子源

考慮到客戶在使用光譜展寬模塊時經常需要搭配單頻種子源使用，將單頻種子源和光譜展寬模塊進行一體化設計將大大減輕激光器整機設計難度，同時減少元器件數量，增強系統穩定性。

此外，客戶可根據實際需要對單頻種子源類型進行定制，我們可根據客戶需求進行緊湊化機械設計。

譜型優化更精細

經過長時間的自動生成算法優化及放大驗證，R4系列光譜展寬產品內置的優化后的譜型相較前代更精細、更平滑，能夠幫助整個系統提供更好的性能表現。

更人性化、人機交互提升

全面升級了軟件交互體驗，使用自由度更高，自定義參數更多，軟件體驗更好。

總結

隨著愛鷗光學新一代SpectrumShaper-R4系列光譜展寬產品的強勢推出，相信它會給高功率窄線寬光纖激光器這一光纖激光器門類中的冉冉新星注入更加強大的生命力，從而在更廣闊的舞臺上閃耀出更加耀眼的光芒。同時助推我國激光行業的快速良性發展，為我們整個社會的經濟再次騰飛貢獻出自己“亮眼

”的作用。

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