在激光技术的前沿赛道上，中红外波段始终是科研与产业竞争的焦点。其中2μm波段飞秒激光，因具备精准覆盖分子指纹区、大气透明窗口及生物组织特征吸收等性能，成为连接基础科研与高端应用的关键桥梁。

如今，奥创光子凭借多年技术深耕，在该领域实现重要突破，将为核心行业的升级赋能注入新动能。

2μm波段飞秒激光的重要性

不同于可见光与近红外激光，2μm波段的中红外飞秒激光可精准匹配水和氨基酸等生物分子的吸收峰值，也能穿透特定大气窗口实现远距离探测，更能适配多种特殊材料的精密加工需求，因此被广泛视为生物医学、环境监测、高端制造等领域的"核心光源"。在技术路线的选择上，2μm波段飞秒激光的实现曾面临诸多挑战。

量子级联激光器受载流子弛豫时间（皮秒量级）的物理限制，难以产生稳定飞秒脉冲；固体激光器则因铥掺杂晶体的热透镜效应显著，在高功率泵浦下存在明显热致性能衰减；

而光学参量振荡/放大（OPO/OPA）系统虽可实现波长覆盖，但受限于结构复杂性、稳定性要求和成本因素，难以满足工程化应用需求。

相较之下，掺铥光纤激光器展现出独特优势：其波导结构可保障近衍射极限的光束质量，高表面积体积比赋予卓越的热管理能力，全光纤架构则显著提升了系统稳定性和环境鲁棒性。

基于性能、可靠性与产业化前景的综合考量，全光纤技术路径成为2μm波段飞秒激光系统的最优解，这也是奥创光子在该领域的核心研发方向和技术战略布局重点。

奥创光子2μm波段飞秒激光技术实现突破

面对市场对2μm波段飞秒激光日益增长的需求，奥创光子经过多年潜心研发，构建了从基础技术到系统集成的全链条技术能力，实现了关键性能的跨越式提升。 

图1 基于SESAM锁模的1.9 μm种子源

1.9μm全保偏掺铥光纤飞秒激光器装置包括种子激光器、展宽系统、两级全光纤放大器和非线性光纤压缩器。

在同类技术中该激光器实现了多项集成性突破：种子激光器是一个采用半导体可饱和吸收镜（SESAM）锁模的全保偏光纤结构，实验装置如图1所示。

其中增益介质是保偏掺铥光纤（Nufern），纤芯直径为5μm，数值孔径（NA）为0.24，由一个中心波长为1550nm的激光二极管泵浦。SESAM作为被动锁模的驱动元件，其调制深度为12%，弛豫时间为10ps。

腔内通过引入具有正群速度色散的啁啾光纤光栅进行色散补偿，将净腔色散调控至近零或微负区域。

振荡器内部的光纤总长度控制在3m左右，该紧凑设计在实现约34MHz基础重复频率的同时，有效限制了非线性相移的过度积累。

在此优化配置下，种子源可稳定输出平均功率约10 mW的高质量锁模脉冲序列，为后续放大级实现高保真度的高功率放大提供了理想的信号源。

放大系统采用全光纤化架构，从根本上保证了光路的稳定性和环境鲁棒性；

全系统保偏设计确保了输出光束的优异偏振消光比与长期稳定性，为高精度非线性频率变换、精密光谱测量等对偏振态敏感的下游应用提供了便利；

通过攻克因模场直径失配导致的低效熔接这一关键工艺难题，实现了系统内各光纤元件间的高效率低损耗耦合，显著提升了能量传输效率和光束质量。

采用基于光纤的脉冲压缩方案，替代了传统复杂的空间光路压缩器，使得系统结构大为简化、成本显著降低，同时实现了装置的小型化与紧凑集成。

图2为1.9μm全保偏掺铥光纤飞秒激光器的关键输出参数，其中心波长为1951.7nm，压缩脉冲后输出脉冲宽度经自相关仪测量为330fs，重频为34.1MHz，光束质量M2=1.14（x方向）、1.34（y方向）。

图2 1.9μm全保偏掺铥光纤飞秒激光器的关键输出参数

该激光器拟定定型产品主要技术指标如下表：

更值得关注的是，奥创光子将自主研发的核心器件与创新架构深度融合，采用化繁为简的产品设计思路，在保证高性能的同时，实现了系统的紧凑化与稳定性提升，为工业化应用奠定了坚实基础。

目前，相关技术已形成系列化产品能力，可根据不同应用场景提供定制化解决方案。

2μm波段飞秒激光技术持续解锁应用新可能

奥创光子2μm波段飞秒激光器的技术突破，正持续解锁多个高端领域的应用潜力，让"精准赋能"成为现实。

非线性光学与前沿科学领域

依托其位于重要分子吸收谱带（如水分与聚合物）的2µm中心波长、高峰值功率及超短脉冲宽度，加之全光纤保偏设计带来的卓越光束质量与长期功率/偏振稳定性。

该激光器可作为高效的“非线性光学引擎”，驱动中红外宽谱相干光源产生、高次谐波及阿秒脉冲生成等核心过程。

它能实现从近红外到中红外乃至极紫外波段的高效、稳定非线性频率变换，所产生的超连续谱平坦度优异、高次谐波转换效率高，完美适配分子指纹光谱学、超快时间分辨动力学、阿秒尺度电子运动探测以及冷原子物理等尖端科学研究需求。

其稳定可靠的全光纤化特性，也为下一代基于光学频率梳的精密计量、量子信息处理及强场物理实验提供了前所未有的高性能驱动光源。

生物医学领域

在生物医学领域，该波段激光能实现单细胞精度的组织切割，且因与人体水吸收光谱精准匹配，可在手术中高效消融组织并减少周边损伤，为眼科、牙科等精密手术提供全新工具。

同时，其优异的光谱分辨能力可助力早期肿瘤诊断等无创检测技术的发展，推动医学诊断向更精准、更安全的方向升级。

高端制造领域

在高端制造领域，依托"冷加工"特性，加之其优良的光束质量和稳定的输出功率，该激光器可实现超薄玻璃、镀金铜箔、氧化锆陶瓷等难加工材料的切割、钻孔、焊接和表面处理。

可使加工边缘光滑无裂纹，热影响区极小，完美适配折叠屏UTG基板、半导体器件等高端电子元件的制造需求。

其稳定的光束质量和功率输出，也为下一代硅基光电设备的研发与生产铺平了道路。

随着中红外核心技术的突破到系列化产品的落地，奥创光子在2μm波段飞秒激光领域中的突破，正在推动我国中红外激光技术从科研走向产业化的进程。未来，奥创光子将持续优化技术方案，提升产品性能，拓展应用场景，让2μm波段飞秒激光技术在更多核心领域发挥价值，为我国高端制造与精密科技的发展注入更强动力。

转自：奥创光子

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