与总体经济增长乏力形成鲜明对比的，是我国的激光产业始终保持欣欣向荣的增长势头。这背后的深层次原因，仍然是无数的从业人员刻苦钻研换来的遍地开花的技术进步和工艺突破，如今高功率光纤激光器不断突破功率极限，不同波长、不同脉宽的超快激光器不断推陈出新，新应用、新工艺、新设备不断见诸报端。

光纤激光器中的“高富帅”高功率窄线宽光纤激光器

支撑激光产业飞速发展的核心设备，毫无疑问是不断更新换代的各类激光器。作为人类历史上最伟大的发明之一，激光器自从被发明至今仅仅几十年，便渗透进人类社会的各个角落，极大地推动了工业和文明的进步。

在众多的激光器种类中，高功率窄线宽光纤激光器就是近几年涌现出来的冉冉新星。顾名思义，高功率窄线宽光纤激光器是一种输出功率在数千瓦级别、光谱宽度较窄（通常远小于1 nm，约为常规光纤激光器同等功率下光谱宽度的几十至几百分之一）的一类连续或准连续光纤激光器。

高功率窄线宽光纤激光器不仅保持了常规光纤激光器的结构紧凑、电光效率高、可柔性操作、兼容性好等优点，还具有光束质量好（近单模输出）、光谱线宽极窄、输出波长灵活、稳定性高、可扩展性强等独特优点，在一些特定的应用场景下，高功率窄线宽光纤激光器具有不可取代的独特作用，堪称光纤激光器中的“高富帅”。

在超高功率激光技术领域，超高功率（如平均功率达到或超过数十千瓦）激光光源在前沿科学研究、工业加工、惯性约束核聚变、国防等领域发挥了极其重要的作用。然而单路光纤激光器的输出功率受到材料损伤阈值、光学非线性效应、模式不稳定、泵浦功率等因素的限制，不可能无限提升下去，采用多路光纤激光器进行光束合成是公认的获得超高功率激光光源的有效途径。到目前为止，相干合成、光谱合成等合成手段的迅速发展和成熟，进一步证实了该技术路线的光明未来。在进行光束合成时，为了使合成后的光源具有较好的光束质量，通常需要要求子束激光器输功率在数千瓦级别、光谱宽度较窄（通常远小于1 nm），因此只有高功率窄线宽激光器能够满足要求。

在非线性频率转换领域，将常规的近红外波段（如波长为1064 nm）激光器进行一次倍频（波长532 nm，绿光）或者多次倍频（266 nm，133 nm等）后，可以大大扩展常规激光器的工作波段。而通常金属对波长越短的光源吸收率越高，能大大提高工业加工效率，且在一些特定应用场景中对光波长有特定要求；伴随着非线性倍频晶体生长技术的成熟，使得基于光纤激光器的可见光及紫外、深紫外波长激光器快速发展。非线性频率转换通常需要基频光源具有良好的光束质量和较低的光谱宽度，而使用高功率窄线宽光纤激光器作为基频光源，可以以60%以上的转换效率获得千瓦以上的532 nm绿光激光及百瓦级的紫外激光，有望广泛应用于高反金属材料加工、水导激光切割、水下通信、半导体检测等领域。

高功率窄线宽光纤激光器的心脏

光谱展宽模块

高功率窄线宽光纤激光器最大的特点就是其在千瓦级的输出功率下维持了较窄的光谱宽度，这极大地考验了制造商对于高功率光纤激光器的光谱控制能力。通常而言，在直径只有数十微米的石英光纤内，极高的功率密度使得激光在光纤中传播时将催生多种非线性光学效应，从而限制激光的功率提升并导致光束质量劣化，最重要的是造成激光光谱宽度的不断展宽。

在非线性光学效应影响下，主要有两种机制造成了激光信号在被放大过程中光谱宽度的不断增加。一种是自相位调制（SPM，self-phase modulation）效应，它通过克尔效应将信号源自身的强度抖动转化为新的频率分量，即新的波长成分的增加；另一种机制是四波混频（FWM，four-wave mixing）效应，它描述了光纤内信号光存在的多个纵模之间的相互作用，通过满足相位匹配条件而产生了新的纵模，即新的频率/波长成分。

单频调制展宽方案得益于单频信号极高的时域稳定性和单纵模特性，可以完美抑制自相位调制SPM和四波混频FWM效应引起的光谱宽度的增加。然而当光谱宽度极小的单频信号光在光纤放大和传输过程中因为落在布里渊散射的增益谱内，因此很容易引发受激布里渊散射（SBS）效应，该效应会把大部分能量通过散射的方式转移到后向传播的斯托克斯光中，从而极大地威胁整机安全，限制输出功率的提升。故而需要对单频信号光进行展宽，通过改变施加到电光调制器上的信号带宽，将输出光信号展宽至几十个GHz附近，从而大大降低受激布里渊散射效应，将布里渊阈值功率从几瓦显著提升至数千瓦。

由此可见，光谱展宽模块将光通信领域的信号调制技术引入到高功率激光器之中，通过对光信号进行频域的相位操控来抑制高功率激光在光纤传输时的光学非线性效应，是有一个学科交叉带来的技术创新。光谱展宽模块的性能表现是决定整机性能上限的关键因素，是此类高性能光纤激光当之无愧的“心脏”。

百尺竿头更进一步

SpectrumShaper系列光谱展宽模块

在一些特殊应用领域中，输出功率在数千瓦级别、光谱宽度较窄（通常远小于1 nm）的一类连续或准连续光纤激光器具有不可取代的独特作用，是近几年激光行业涌现出的冉冉新星。然而在此类高功率窄线宽光纤激光器的生产研发中，始终面临着光学非线性效应造成的线宽增加和回返光问题，是此类激光器最大的“痛点”。光谱展宽模块将射频信号调制技术引入到光纤激光器之中，从而完美解决线宽增加和回返光问题，是决定整机性能上限的关键因素，是此类高性能光纤激光当之无愧的“心脏”。

作为国内最早一批提供光谱展宽模块产品的供应商之一，杭州爱鸥光学科技有限公司基于核心团队多年来在光通信和光纤激光器领域的技术积累，早在2021年就创造性地提出了一系列数字谱型生成技术，将多频信号和啁啾信号调制技术引入到光谱展宽模块之中，极大地推动了高功率窄线宽光纤激光器的性能提升，使得目前单频展宽放大后的整机最高输出功率达到了史无前例的5 kW级别。

如今，作为光谱展宽模块领域的领头羊，杭州爱鸥光学科技有限公司研发团队在不断钻研相位调制机理和数字信号生成技术的基础上，深入理解客户实际需求和实际使用场景，经过紧锣密鼓地开发工作，现在隆重推出最新一代SpectrumShaper-R4系列光谱展宽产品。

相比前代产品，新一代SpectrumShaper-R4系列光谱展宽产品的提升点主要在于：

更宽的光谱展宽范围

经过硬件开发优化，在保证光谱谱型的精细调控能力基础上，进一步将光谱展宽范围从1-30 GHz扩展至1-80 GHz。这极大提升了用户使用高功率窄线宽光纤激光器时的灵活度，同时有助于帮助客户大大拓宽高功率窄线宽光纤激光器产品的应用领域。

可选一体化自带单频种子源

考虑到客户在使用光谱展宽模块时经常需要搭配单频种子源使用，将单频种子源和光谱展宽模块进行一体化设计将大大减轻激光器整机设计难度，同时减少元器件数量，增强系统稳定性。

此外，客户可根据实际需要对单频种子源类型进行定制，我们可根据客户需求进行紧凑化机械设计。

谱型优化更精细

经过长时间的自动生成算法优化及放大验证，R4系列光谱展宽产品内置的优化后的谱型相较前代更精细、更平滑，能够帮助整个系统提供更好的性能表现。

更人性化、人机交互提升

全面升级了软件交互体验，使用自由度更高，自定义参数更多，软件体验更好。

总结

随着爱鸥光学新一代SpectrumShaper-R4系列光谱展宽产品的强势推出，相信它会给高功率窄线宽光纤激光器这一光纤激光器门类中的冉冉新星注入更加强大的生命力，从而在更广阔的舞台上闪耀出更加耀眼的光芒。同时助推我国激光行业的快速良性发展，为我们整个社会的经济再次腾飞贡献出自己“亮眼

”的作用。

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