中国科学院上海光学精密机械研究所近期取得重要进展，基于自研窄线宽线偏振光纤激光器与非临界相位匹配技术，实现1823 W连续绿光输出，转换效率达65.1%，光束质量保持优异。该成果以“简讯”形式在《光学学报（网络版）》快速发表（外审：9天；录用：13天；网络首发：16天；正式出版：28天）。

文章来源：李秋瑞, 全昭, 沈辉, 贾传法, 赵成海, 漆云凤, 叶锡生. 高功率连续波绿光激光器实现1.8 kW单模输出[J]. 光学学报（网络版）, 2026, 3(01): 0119001.

采用近红外波段光纤、固体基频激光器结合非线性光学倍频技术（SHG）是实现高功率绿光激光的主要途径。2015年，美国IPG公司采用kW级窄线宽线偏振单模掺镱光纤激光器单通倍频技术路线，报道了连续绿光功率350 W、倍频效率35%和准连续绿光平均功率550 W、倍频效率50%，以及脉冲绿光平均功率700 W、倍频效率70%等系列研究进展，并于2022年推出国际首台千瓦级单模准连续绿光激光器GLPN-1000产品。2020年，美国相干公司采用非保偏光纤激光器结合主动偏振控制技术实现2 kW线偏振基频激光输出，同样采用单通倍频方案实现单模连续kW绿光激光输出，光束质量因子M²为1.01，倍频效率为54%。2021年，德国通快集团（TRUMPF）采用高功率碟片激光器作为基频光源，倍频推出多模连续3 kW绿光激光器TruDisk3022产品，倍频效率为55 %，光束参数积BPP为7.5 mm∙mrad。国内基于窄线宽线偏振单模掺镱光纤激光器单通倍频技术，中国科学院上海光学精密机械研究所于2021年报道了610 W单模连续绿光输出，光束质量因子M²为1.05，倍频效率为56.27%。2023年，深圳公大激光有限公司推出了500 W单模绿光激光器GCL-500产品；2024年联合北交大研发报道了1128 W单模绿光激光输出，光束质量因子M²为1.05，倍频效率为58.6%，同期推出采用多路合束技术实现的3000 W多模连续绿光光源，光束质量因子M²为14.8。截止目前，单模连续绿光激光的公开文献报道功率仍在1 kW附近，进一步提升功率将引起光束质量严重退化。

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所基于自研的窄线宽线偏振全光纤激光器，利用一类非临界相位匹配技术对LBO（三硼酸锂，LiB₃O₅）晶体进行单通倍频实验，通过优化激光器偏振性能与光学耦合参数，实现高效率高功率连续绿光激光输出。激光方案原理如图1所示，基频保偏光纤激光器采用主振荡功率放大结构（MOPA），结合线宽调制（LM）技术和偏振控制（PC）技术，实现2.8 kW窄线宽线偏振基频激光输出，中心波长约为1064 nm，偏振消光比（PER）优于18 dB，光束质量因子M²约1.1，基频光特性如图2所示。基频激光通过透镜1（L1）准直后，依次通过半波片（HWP）和透镜2（L2）聚焦到LBO晶体内。选用高损伤阈值LBO晶体作为倍频晶体，通过高精度光学耦合与像差抑制设计结合温度调谐控制，耦合透过率大于99%，晶体温度约控制在150 ℃左右，实现高效率非临界相位匹配；产生的绿光激光经透镜3（L3）准直输出，输出绿光光斑直径约12 mm。由双色镜（DM）滤除基频光后，进行绿光激光特性测量。

图1  激光实验方案原理示意图

图2  基频光源特性。(a) 光谱曲线；(b) 偏振消光比PER随时间变化曲线；(c)基频光输出功率为2.8kW时的光束质量

在基频光最大输出功率2.8 kW时，实现了1823 W连续波绿光激光输出，中心波长约为532 nm，倍频转换效率为65.1%，光束质量因子M²约1.03，测试结果如图3所示。本研究实现了单路单模连续绿光激光输出功率与效率的增加，后续可通过提高基频光功率密度、优化模式耦合、降低非线性晶体吸收系数、实施精密温控等措施优化相位匹配，在保证光束质量的前提下持续提升绿光激光器功率，并结合高亮度合束技术寻求绿光激光亮度的跨越性突破。

图3  绿光光源特性。(a) 绿光激光输出光谱；(b)绿光激光输出功率与效率；(c)绿光激光输出功率为1823 W时的光束质量