高重頻飛秒激光器研制難度大 我國政策推動相關技術研究不斷深入

　　高重頻飛秒激光器，是指高重復頻率（大于1GHz）的飛秒激光器，也稱GHz重頻飛秒激光器。高重頻飛秒激光具有輸出平均功率高、單縱模功率高、脈沖短、光束質量高、模場間隔較大、采樣速率較高等特點。

 

　　飛秒激光是目前能夠獲得的最短脈沖激光，具有時間寬度超短、峰值功率超高的特點，可以應用在物理學、生物學、醫學、化學、光通信、微加工、軍工等領域。重復頻率是超快激光的重要性能參數，通常飛秒激光的重復頻率在MHz級別，高重頻是指重復頻率達到1GHz以上。

 

　　高重頻飛秒激光可以利用振蕩器產生，包括諧波鎖模、克爾效應鎖模（KLM鎖模）、可飽和吸收鏡鎖模（SESAM鎖模）等技術，也可以利用腔內諧振濾波技術產生，通常采用法布里-珀羅諧振腔（F-P諧振腔）。

 

　　根據新思界產業研究中心發布的《2025-2030年中國高重頻飛秒激光器行業市場深度調研及發展前景預測報告》顯示，高重頻飛秒激光器可以應用在光學頻率梳、低噪聲微波、光頻原子鐘、精密光譜學、生物醫學、材料科學、光通信等領域。例如，高重頻飛秒激光器在生物醫學領域，可用于醫學成像方面，能夠提升信號速率、提高成像速度，并減少熒光蛋白的光漂白、光損傷，從而提高成像質量。

 

　　高重頻飛秒激光器研制難度大，存在激光穩定產生困難、高功率下保持短脈沖并控制非線性效應干擾困難、相位噪聲高等問題。例如，高重頻飛秒激光可以直接制備成光頻梳，但重復頻率提高會導致其噪聲提升，因此其部分重要領域應用受到限制。

 

　　2024年8月，我國工信部發布國家重點研發計劃“新型顯示與戰略性電子材料”重點專項2024年度項目申報指南，將GHz重頻飛秒激光技術列入，提出探索超高重頻（≥10GHz）脈沖整形與寬譜穩定產生機制，研制多參數調控GHz飛秒激光器。我國政策還在推動高重頻飛秒激光器技術不斷進步，向超高重頻方向發展。

 

　　新思界行業分析人士表示，我國高重頻飛秒激光器相關研究成果正在增多。西安電子科技大學、中國科學院物理研究所合作，采用976nm單模光纖耦合激光器作為泵浦源，基于Yb:KGW晶體，實現了重復頻率1GHz的KLM鎖模激光輸出；中國科學院上海光機所團隊基于腔內諧振濾波技術，利用F-P腔對外部NALM諧振腔進行模式濾波，將九字腔摻鉺光纖光頻梳的重頻倍增至GHz。

 

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