北京
中国科学院上海光机所的研究团队最近发布消息说，他们找到了一种用“拼图”方式把多束中红外激光合并起来的新方法，一口气把合束输出功率推到了50.8瓦，而且光束质量保持得相当干净。这个成果刊登在《光学快报》（Optics Letters）上，为中红外高功率激光的百瓦级进发，铺了一条可扩展的新路。
中红外激光在气体探测、生物医学、自由空间通信这些领域很吃香，但单束激光的功率总有天花板。光谱合束技术可以同时提升功率和光谱范围，是公认的好办法。问题在于，合束的路数一旦增多，传统方案就需要一块特别大、效率极高而且波前质量近乎完美的光栅，中红外的宽波段特性更是把这块光栅的加工难度推到了顶点。这就好比非要烧出一整块比桌面还大还不许有瑕疵的精密玻璃，技术门槛把很多设计都挡在了门外。
研究团队另辟蹊径，提出了一种拼接光栅架构。他们放弃了对单片超大光栅的死磕，转而用多个小口径子光栅，在等效的大光栅空间里像拼图一样分布排列。如此一来，多路中红外激光就能在不同子光栅上完成合束，既绕开了大尺寸加工难题，又能灵活增加通道数，系统的可扩展性一下子被打开了。
验证实验更直接。团队用自己研制的高效率镀金光栅，搭了一套四通道中红外光参量振荡器（OPO）连续激光合束系统。四路波长落在3.1微米到3.7微米范围内的激光，以50°角射入拼接光栅，最后合成一束功率50.8瓦的连续中红外激光，合束效率高达92.1%。合束后的光束质量指标也很利落，Mx²=1.76、My²=1.46，放在目前3-5微米波段的中红外光谱合束结果里，属于站稳了高功率梯队的位置。
这种“拼图”式的思路，给多通道中红外光谱合束系统从几十瓦向百瓦级迈进提供了新的工程路径，甚至对可见光到太赫兹等更多波段的高功率激光平台也有参考价值。当光栅不必非得做成一整块巨无霸，中红外激光的合束舞台，总算可以铺得更宽了。
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