高稳定性激光器

高稳定性激光器

我国高度重视光电子器件与量子科技产业发展,将半导体激光芯片列为关键攻关对象,依托国家重点研发计划及相关产业政策,大力支持窄线宽、可调谐等特种激光器技术攻关与成果转化,推动核心光源国产化,保障前沿科研装备供应链自主可控。

半导体激光器作为基础相干光源,通信、工业、科研仪器需求稳步增长。伴随量子精密测量、量子计算产业快速兴起,原子磁力计、原子钟、冷原子、离子阱等设备对各类半导体激光器形成刚性需求。目前通用激光器国产化已较为成熟,但面向量子领域的高端特种光源仍存在进口依赖,下游科研与装备企业对稳定国产方案需求迫切。

技术路径

光腾激光的技术路线以量子精密测量等前沿应用需求为牵引,围绕「窄线宽种子光源—功率放大—频率变换—频率稳定—智能控制—工程化实现」构建全链条技术闭环。自主搭建半导体芯片封装平台、核心器部件研发平台、激光器系统集成平台、高精密驱动控制研发平台及产品性能测试平台,覆盖芯片、光学、封装、低噪声电子及软件算法,掌握稳频、光放大、频率变换技术。

DFB 与 DBR 窄线宽激光器芯片

DFB、DBR 是半导体实现单纵模窄线宽的主流芯片方案。DFB 依靠腔内布拉格光栅选频,产品线宽 < 1 MHz、边模抑制比 > 45 dB;DBR 增益与光栅区分离,支持调谐。采用 14-pin 蝶形气密封装,集成 TEC,抑制 pm 级波长漂移,适配量子精密测量、光纤传感场景。

ECDL 窄线宽激光器

ECDL 外腔激光器借助外部衍射光栅构建外腔谐振,拉长腔长压窄线宽至 kHz 甚至亚 kHz 级别,可实现百纳米级大范围波长调谐。LAPIS 系列覆盖碱金属原子特征谱线,具备窄线宽、低噪声、功率稳定优势,适配原子磁强计等量子精密测量设备。

半导体激光放大

以锥形放大器为核心技术,单模波导选模,锥形增益区完成光功率放大,保留种子光原有线宽、偏振特性,抑制非线性与热透镜效应。产品通过省级新产品鉴定,搭载自适应反馈系统,搭配高性能光隔离器,增益超 30 dB/m,适合低光强信号放大应用。

窄线宽种子光纤放大

采用 MOPA 主振荡功率放大架构,窄线宽种子光经多级保偏光纤放大,将 mW 级光源提升至瓦级输出。通过管控 SBS、SRS 非线性效应与 ASE 噪声,保障线宽与偏振稳定。结合倍频变换,可输出 780 nm 光源,服务原子钟、冷原子干涉等量子前沿研究。

频率变换技术

依托非线性光学晶体的非线性效应实现波长拓展,包含倍频、和频、差频、OPO 多种变换方式。依靠相位匹配、谐振倍频、准相位匹配提升转换效率,结合窄线宽种子与光纤放大,可实现紫外至中红外波段输出,满足多类量子光源波长需求。

频率稳定技术

将激光频率锁定至原子谱线或光学参考腔,抑制频率漂移。已实现原子饱和吸收稳频工程化落地,模块集成于驱动控制器;PDH 稳频正在研发。饱和吸收稳频长期稳定性优异,为原子钟、冷原子物理、量子精密测量提供高可靠稳频光源方案。

低噪声电子学技术

是窄线宽激光器性能保障,实现亚微安级低噪声恒流驱动、mK 级精密 TEC 温控。通过 EMC 电磁兼容设计抑制外界干扰,搭建低噪声信号调理与高速反馈回路,完成 PZT 高压驱动。模块化集成驱动、温控、锁频电路,保障量子场景激光器稳定运行。

智能软件算法平台

集智能控制、自动锁频锁相、状态监测、人机交互于一体。运用模糊 PID 等算法实时调控激光器参数,可自动捕获锁定频率点,配套上位机实现参数配置、数据记录。后续将引入机器学习与数字孪生,走向预测性维护与激光器智能化管控。

工程化设计与实现

打通芯片到系统集成全链条,采用 14-pin 蝶形气密封装,遵循 GR-468 可靠性标准。搭配高效热管理、精密光学准直耦合工艺,建立全流程测试验证体系,对功率、线宽、波长等指标逐批校验,完成实验室原理向高可靠量产产品转化。

产品化进展

从批量交付、自研新品首发,到通过省级工业新产品鉴定,产品化进程持续推进。

2024

累计生产交付 35 台套激光器产品

激光器产品
2025.05

自研 852nm、240mW 窄线宽高性能蝶形激光器

852nm 窄线宽高性能蝶形激光器
2025.08

自研 10xx 窄线宽光纤蝶形激光器

10xx 窄线宽光纤蝶形激光器
2025.09

高集成度 IRIS 产品系列首发

高集成度 IRIS 产品系列
2025.11

「可调谐半导体窄线宽激光器」通过省级工业新产品鉴定

可调谐半导体窄线宽激光器
2025.11

「锥形放大半导体激光器」通过省级工业新产品鉴定

锥形放大半导体激光器
2026.06

创新性设计板卡式激光器

板卡式激光器

研发体系与创新能力

研发团队由北京航空航天大学院士团队领衔,具备半导体激光器全技术链条的自主研发能力。团队核心成员在窄线宽激光器、精密控制及量子光学领域拥有多年技术积累,结构合理、专业齐全,能够支撑从芯片封装到系统集成的全流程研发需求。

研发体系架构

构建完整的「五大技术平台」研发体系,涵盖半导体芯片封装、核心器部件研发、激光器系统集成、高精密驱动控制及产品性能测试,实现了从器件设计到整机交付的全链条技术闭环。各平台协同运作,确保产品开发的高效性与可靠性。

创新模式

坚持「以应用场景驱动研发」的创新模式,深度对接量子精密测量、量子计算、激光传感等前沿领域的实际需求,为客户提供定制化激光技术解决方案,深度融入「科学-技术-产业」全链条创新范式,形成了基础研究支撑技术突破、技术突破驱动产品迭代、产品迭代反哺科研的良性循环。

产学研合作

依托北京航空航天大学院士团队的创新资源,持续推动高性能激光器核心技术的自主研发与产业化落地,致力于打破高端激光光源的技术垄断,实现关键领域的自主可控。

与曦曙同行,见证前沿量子技术赋能千行百业,共赴产业新未来

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