“双全球第一”接连落地！公大激光技术持续突破的技术底气

高功率短波长激光器的研发涉及光源设计、功率放大、频率转换、光束控制与热管理等多个环节。随着输出功率提高和目标波长缩短，系统在转换效率、光学元件选型及运行可靠性等方面面临更高要求。实现性能提升，需要深入理解关键物理过程，并通过光学设计、系统集成和工程验证，将技术方案转化为稳定运行的产品。

对于高功率近单模连续绿光激光器，研发的关键是在提升输出功率的同时，保持良好的光束质量。

这一挑战贯穿基频种子光产生、功率放大和频率转换的全过程。基频光源需要具备良好的光束质量，放大过程需要控制非线性效应与热效应引起的光束畸变，频率转换环节则需要根据晶体特性，合理配置光束尺寸、偏振状态及聚焦条件。各环节相互影响，共同决定整机性能。

研发需要综合考虑增益光纤选型设计、泵浦与热管理、非线性效应控制和光学系统匹配。对于采用频率转换技术的绿光光源，基频光的光束质量、偏振状态和功率稳定性也会直接影响绿光输出性能。

以532 nm绿光为例，典型技术路线之一是将1064 nm基频光通过二次谐波产生过程转换为绿光。转换过程需要满足非线性晶体的相位匹配条件，以提高基频光向二次谐波的转换效率。

在高功率条件下，晶体温度、取向及光束入射条件都会影响转换效率。晶体吸收引起的温升可能导致热透镜效应及相位匹配条件变化，影响输出稳定性。同时，基频光的偏振状态、光束质量和聚焦条件也需要与晶体特性相匹配。

针对这些问题，研发需要统筹晶体选型、相位匹配、偏振控制、光束聚焦与温度管理。公大激光围绕高功率绿光技术开展LBO晶体单通倍频、偏振合束及级联频率转换等关键技术研究，并结合目标功率、光束特性与系统结构选择相应技术方案，兼顾输出能力、转换效率和运行稳定性。

公大激光4 kW级近单模绿光技术路线

绿光与紫外激光在光路结构、频率转换方案及关键器件要求等方面存在差异。对于采用非线性频率转换的紫外激光器，通常需要通过两级或多级转换获得目标波长。随着转换级数增加，系统需要综合考虑各级转换效率、相位匹配、光束质量及光学元件的耐受能力。

紫外激光器装置示意图

高功率短波长激光器的性能由种子源输出、功率放大、频率转换、光束传输、热管理和控制系统共同决定。单一环节的性能提升，并不必然带来整机性能的同步提升。

4 kW级近单模连续绿光光纤激光器与227 W紫外光纤激光器，是公大激光持续开展短波长激光技术研发取得的阶段性成果。产品性能的持续提升，依赖于关键技术攻关，以及光学设计、系统集成与工程验证能力的不断积累。

面向未来，公大激光将持续攻关高功率短波长激光技术，围绕功率提升、光束质量、频率转换效率与系统稳定性开展研发，并结合电池制造、半导体、光伏、汽车电子及金属增材制造等领域的实际需求，探索核心光源与应用工艺的深度融合。

来源：公大激光

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