重磅！国产高功率激光核心器件获重大突破！

　　近日，从中国科学院上海光学精密机械研究所获悉，该所高功率激光元件技术与工程部研究团队，在中红外光谱合束核心器件领域取得里程碑式进展。

　　其研发的“火山形镀金全息光栅”成功突破传统器件效率低、抗损伤能力弱的技术瓶颈，相关成果以“Robust volcano-shaped gold-coated holographic gratings for dual-grating spectral beam combining of mid-infrared OPO lasers”为题，正式发表于国际权威期刊《Optics Express》（《光学快报》），为高功率中红外激光系统的国产化提供了关键器件支撑。

　　行业痛点凸显：传统光栅成功率提升“卡脖子”难题

　　中红外激光凭借其在激光加工、环境监测、医疗手术、国防安防等领域的独特应用价值，成为近年来激光技术的研发热点。而光谱合成技术作为提升中红外激光输出功率的核心路径，其性能上限完全依赖于核心元件——中红外合束光栅的综合指标。

　　长期以来，国内高功率中红外系统依赖的商用金属刻划光栅，普遍存在两大致命缺陷：一是衍射效率低，难以满足宽波段激光的高效合束需求；二是损伤阈值有限，无法承受高功率激光的长期辐照，这直接导致中红外激光功率提升陷入“瓶颈”，严重制约了相关行业的技术升级与产业落地。

　　技术创新破局：火山形结构实现三重性能飞跃

　　针对行业痛点，上海光机所研究团队创新性提出“火山形全息光栅”设计方案，通过结构优化实现了中红外波段的宽角度、宽波段高效衍射，核心性能实现三重突破：

　　衍射效率创佳绩

　　在TM偏振、60°入射条件下，该光栅在2.8–4 μm（微米）的关键中红外波段，衍射效率均稳定高于95%，平均达96.37%，且波前畸变极小，完全满足高功率合成系统对光谱性能的严苛要求，较传统刻划光栅效率提升显著。

　　抗损伤能力倍增

　　经实测，该光栅在连续激光辐照下可承载超过1000 W/cm2（瓦每平方厘米）的功率密度，相较现有商用刻划光栅提升4倍，从根本上解决了高功率激光辐照下器件易损坏的行业难题。

　　系统适配性优异

　　团队通过深入分析中红外宽光谱激光的空间色散与逆色散耦合机制，厘清了光栅光谱、角谱与入射光阵列的内在关联，确保该光栅可无缝适配现有及未来的双光栅合束系统，降低行业应用门槛。

　　实验验证落地：合成效率92.5%，光束质量达行业顶尖

　　为验证器件实际应用效能，研究团队搭建了双光栅合束实验系统，采用中心波长为3.16 μm与3.89 μm的光参量振荡（OPO）激光进行实战测试。结果显示：

　　激光合成效率高达92.5%，处于国际领先水平；

　　合成光束BPP（光束质量因子）仅为1.99 mm·mrad（毫米·毫弧度），光束质量保持优异，完全满足工业级、科研级高功率激光系统的使用要求。

　　这一实验结果不仅证实了火山形全息光栅的技术可靠性，更标志着我国在中红外合束光栅领域已实现从“跟跑”到“领跑”的跨越。

　　行业意义深远：助力数十至数百瓦级激光系统国产化

　　中红外激光功率的突破，将直接推动相关下游产业的技术升级。

　　上海光机所这款新型光栅的成功研发，不仅为未来“数十至数百瓦级中红外合成激光系统”提供了核心器件保障，更将加速我国在激光加工、深空探测、红外对抗等关键领域的技术自主化进程，打破国外在高功率中红外核心器件上的垄断格局。

　　结语：

　　未来，随着该型火山形全息光栅的量产落地，有望进一步降低高功率中红外激光系统的研发成本与应用门槛，推动相关行业的规模化发展，为我国高端仪器设备产业的自主创新注入新动能。

　　长三角G60激光联盟陈长军转载

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