高功率光纤激光与测试仪器设备融合发展态势显著
近年来,高功率光纤激光技术持续突破,其与相关测试仪器设备的融合发展态势日益凸显。二者相互支撑、协同创新,在功率测量、光束质量评估、光谱解析及空域时域特性探测等领域取得多项进展,推动激光技术与计量科学交叉领域迈向新高度。
功率测量技术随激光功率提升实现突破
高功率光纤激光以可靠性高、结构紧凑等优势,为功率测量技术提供了重要支撑。早期,数千瓦级高功率光纤激光器常作为标准光源,用于量热法、光压法等功率测量装置的研发与验证,其输出功率处于传统量热法功率计量程内,为测试技术奠定了实践基础。
随着单纤性能提升与多纤合成技术发展,光纤激光系统输出功率快速突破,众多单位通过功率合成实现100kW以上输出,远超常规量热法功率计量程,直接推动了超高功率测量技术创新。2024年,科研团队联合研发150kW级高功率光纤激光系统及配套功率测量设备,通过比对法验证了测量可靠性;2025年,溯源至国际单位制(SI)基本单位的200kW功率测量技术问世,标志着基于光压原理的测量方法在超高功率场景中实现关键突破,形成“激光功率提升—测试技术革新—激光性能再升级”的良性循环。
光束质量测量向实时化、高精度演进
光束质量是高功率激光核心性能指标,传统M²因子测量依赖机械运动采集多位置光斑,单次测量耗时达分钟级,难以满足实时监测与应用效果评估需求。
针对这一局限,科研人员以光纤激光为研究平台,引入人工智能技术突破测量瓶颈。基于监督学习的空域特性测量方案通过训练卷积神经网络,仅需单张近场光斑图像即可完成少模光纤激光光束质量分析,单次测量时间缩短至10毫秒,与传统设备平均误差约6%。该技术不仅解决了实时测量难题,还可拓展至固体激光等其他类型激光器,为激光系统优化设计提供了高效工具。
光谱测量迈向高分辨率、快速化
常规高功率光纤激光应用中,光谱特性对效果影响较小,传统光纤光谱仪可满足基本测量需求。但随着窄线宽光纤激光及变频技术发展,光谱测量面临新挑战:数千瓦级窄线宽光纤激光线宽有望压缩至数GHz,超出扫描干涉仪量程且低于传统光谱仪分辨率,其光谱精细结构与非线性效应、系统安全密切相关,亟需高分辨率、高速测量手段。
同步发展的计算重构光谱技术提供了新解决方案。基于光纤散斑的计算重构光谱仪在450-1100nm范围实现1.5pm超高分辨率,较传统分光式光谱仪提升量级水平,为高功率光纤激光光谱精细测量提供了创新工具,推动光谱测量向精准化、实时化迈进。
空域时域特性拓展催生新型测量需求
高功率光纤激光输出特性正从(准)高斯分布向结构化分布演进,带动空域与时域测量技术发展。空域方面,空心分布、多环形分布等结构化光强可提升金属加工效率,推动可调光强分布激光器研发,此类激光的光束质量评估成为研究焦点,专用测量仪器研发需求凸显。
时域方面,纳秒、皮秒、飞秒脉冲激光应用场景持续拓展,振幅强弱组合、脉宽可调双脉冲等特殊结构可优化加工效果。当前,“宽带光电探测器+高速示波器”可满足百皮秒以上脉冲测量,但飞秒级脉冲精细结构监测仍需借鉴超快动力学研究方法,推动时域测量向更高分辨率突破。
高功率光纤激光与测试仪器设备的融合发展,彰显了激光技术与计量科学的协同创新活力。未来,随着二者深度互动,将进一步推动激光性能提升与测量技术革新,为工业制造、科研探索等领域提供更坚实的技术支撑。
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飞秒激光技术:引领电镜载网加工进入高精度高效时代
在微纳尺度科学研究与工业检测领域,电子显微镜(以下简称“电镜”)是揭示物质微观结构、探究材料性能机理的核心观测工具。而电镜载网作为支撑与固定待测样品的关键组件,其加工质量不仅直接决定样品固定的稳定性,更对薄膜沉积效果、器件结构分析精度及最终电镜成像质量产生关键性影响。因此,研发适配微纳领域需求的载网加工技术,已成为提升电镜应用效能的重要环节。
2025-09-30
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光的折射与光速变化机制探析
将直筷斜插入盛水容器中,肉眼可观察到筷子在水面处呈现“弯折”形态;夏季观察游泳池时,主观感知的池底深度显著浅于实际深度——此类日常现象的本质,均是光在不同介质界面发生折射的结果。在物理学范畴中,折射现象的核心特征之一是光的传播速度发生改变。然而,“光以光速传播”是大众熟知的常识,为何光在折射过程中速度会出现变化?这一问题需从光的本质属性、介质与光的相互作用等角度展开严谨分析。
2025-09-30
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纳米尺度光与物质强耦合新突破:定向极化激元技术开辟精准调控研究新范式
2025年9月22日,国际权威期刊《NaturePhotonics》发表了一项具有里程碑意义的研究成果:由西班牙奥维耶多大学PabloAlonso-González教授与多诺斯蒂亚国际物理中心AlexeyNikitin教授联合领衔的研究团队,首次通过实验实现了纳米尺度下传播型极化激元与分子振动的定向振动强耦合(directionalvibrationalstrongcoupling,VSC)。该突破不仅为极化激元化学领域拓展了全新研究维度,更推动“光与物质相互作用的按需调控”从理论构想迈向实验验证阶段。
2025-09-30
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从传统工艺到原子级精控了解超光滑镜片加工技术的六大核心路径
超光滑镜片作为光刻机、空间望远镜、激光雷达等高端光学系统的核心元件,其表面微观粗糙度需达到原子级水平(通常要求均方根粗糙度RMS<0.5nm),以最大限度降低光散射损耗,保障系统光学性能。前文已围绕超光滑镜片的定义、潜在危害及检测方法展开探讨,本文将系统梳理其加工技术体系,从奠定行业基础的传统工艺,到支撑当前高精度需求的先进技术,全面解析实现原子级光滑表面的六大核心路径。
2025-09-30