紅外激光器種子源憑借窄線寬、波長可調諧、高穩定性的特性,成為紅外遙感探測系統的光源,其輸出的特定紅外波段激光能匹配地表、大氣目標的紅外輻射特性,實現高分辨率成像與目標識別。從技術適配性看,紅外種子源可覆蓋近紅外(760-2500nm)、中紅外(2.5-25μm)關鍵波段:近紅外波段常用摻鉺(Er3?)、摻銩(Tm3?)光纖種子源,波長鎖定于 1550nm、1940nm 等大氣低損耗窗口,減少傳輸衰減;中紅外則依賴量子級聯激光器(QCL)種子源,輸出 3-5μm、8-14μm 波段,適配地表物質(如植被、水體)與大氣成分(如 CO?、O?)的特征吸收峰,為目標識別提供光譜依據。皮秒種子源擁有極短的脈沖寬度,可以達到皮秒級別。廣東朗研光電種子源研發
固體激光器以摻雜晶體或玻璃作為增益介質,如摻釹釔鋁石榴石(Nd:YAG)激光器,具有峰值功率高、光束質量好的特點,常用于激光加工、醫療手術等領域;釹玻璃激光器則在高能量脈沖激光系統中發揮重要作用。光纖激光器以摻雜光纖為增益介質,憑借全光纖結構,具備高光束質量、高轉換效率和良好的散熱性能,在通信、傳感和材料加工領域廣泛應用,例如在光纖通信中,能實現長距離、低損耗的信號傳輸。半導體激光器基于半導體材料的受激輻射原理,具有體積小、效率高、易于調制等優勢,是光通信、激光顯示和激光測距等領域的器件,如手機中的激光對焦功能就依賴半導體激光器實現。光纖飛秒激光器種子源中心波長半導體種子源具有體積小、效率高和壽命長等優點,在通信和消費電子領域有著廣泛的應用。
高性能種子源需滿足三大關鍵指標以支撐超短脈沖輸出:一是脈沖寬度穩定性,需控制脈沖寬度波動<5%(長期),避免下游放大后脈寬展寬不均 —— 例如飛秒激光加工中,脈寬波動過大會導致材料 ablation(燒蝕)深度不一致,影響加工精度;二是載波包絡相位(CEP)穩定性,CEP 漂移會破壞超短脈沖的電場周期性,而高性能種子源通過主動穩頻技術(如 f-2f 干涉法)可將 CEP 抖動控制在百阿秒(as)級,為阿秒激光生成、量子調控等前沿領域提供基礎;三是低噪聲特性,種子源的強度噪聲與相位噪聲會被放大器放大,需通過窄線寬增益介質(如摻鉺氟化物光纖)與被動鎖模優化,確保脈沖序列的時間域純凈度。
皮秒光纖激光器種子源作為光纖激光技術與超快激光技術深度融合的產物,既繼承了光纖激光的高穩定性、高集成性,又依托超快鎖模技術實現皮秒(10?12s)級超短脈沖輸出,是兼顧實用性與高性能的重要光源。其技術實現以摻雜光纖為增益介質,通過主動或被動鎖模機制打破連續激光的穩態,生成窄脈寬脈沖序列,在于 “光纖化結構” 與 “超快脈沖調控” 的協同設計。從技術構成看,光纖激光技術為種子源提供穩定基礎:采用摻鐿(Yb3?)、摻鉺(Er3?)等稀土摻雜光纖,利用光纖低損耗(1550nm 波段損耗<0.2dB/km)、高光束質量(M2≈1.1)的特性,避免傳統固體種子源對復雜光學鏡片的依賴;通過分布式反饋(DFB)光纖光柵或光纖環形腔結構,實現激光波長的鎖定(波長偏差<0.1nm),同時抗振動、抗溫度干擾能力提升,適合工業與野外環境。而超快激光技術則負責脈沖壓縮:主流采用被動鎖模中的非線性偏振旋轉(NPR)技術,利用光纖中的自相位調制(SPM)與偏振態演化,使腔內不同頻率成分實現同步振蕩,輸出 10-100ps 的超短脈沖,部分通過色散管理光纖進一步壓縮至 5ps 以下,且脈沖能量穩定性<3%。紅外激光器種子源的應用領域。
在超快激光技術(脈沖寬度通常<10ps,以 fs 級為主)中,高性能種子源是超短脈沖 “源頭定質” 的重要前提,其性能直接決定輸出脈沖的寬度、穩定性與時間相干性。從脈沖生成機制看,超短脈沖需通過 “鎖模技術” 實現,而種子源正是鎖模過程的 “初始載體”:固體種子源(如 Ti:sapphire 鈦寶石種子源)依托 Kerr 透鏡鎖模(KLM)技術,可生成 10-100fs 的超短脈沖,且時間帶寬積接近傅里葉極限(<0.44),為后續放大器提供 “窄脈寬、高相干” 的初始脈沖;光纖種子源則通過非線性偏振旋轉(NPR)鎖模,在摻雜光纖中形成穩定的脈沖序列,兼顧集成性與鎖模穩定性,適合小型化超快激光系統。脈沖激光器種子源,又稱為種子光,其原理主要基于量子力學和原子物理學的理論。皮秒種子源公司
種子源通常由一個高質量、單頻的激光二極管組成,用于產生穩定且純凈的激光信號。廣東朗研光電種子源研發
種子源作為激光系統的 “心臟”,其性能對系統整體表現起著決定性作用。穩定性方面,若種子源頻率波動大,會導致激光輸出波長不穩定,影響系統正常運行,例如在高精度光譜分析中,波長漂移會使測量結果出現偏差。光束質量上,種子源的模式結構和相位特性直接決定了輸出激光的光斑形狀和發散角,低質量種子源產生的激光光斑不規則,能量分布不均,無法滿足材料加工等領域對高聚焦性和均勻能量分布的要求。在輸出功率層面,種子源的能量轉換效率和注入強度至關重要,種子源能高效利用泵浦能量,實現高功率輸出,反之則限制系統功率提升,無法滿足工業切割等大功率需求場景。廣東朗研光電種子源研發