近日，中国科学院理化技术研究所（以下简称“理化所”）在Optics Letters（Vol. 49, No. 16, p. 4669）和IEEE Photonics Technology Letters（2025, early access）上发表了关于“谐波共轴合束”（harmonic beam coaxial combination，HBCC）技术的突破性研究成果。安徽华创鸿度光电科技有限公司（以下简称“华创鸿度”）作为合作单位，为本研究提供了核心光源与技术支持，共同验证了这一激光合束新方法的可行性与优越性。
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https://doi.org/10.1364/OL.531047
https://doi.org/10.1109/LPT.2025.3620031
该技术成功解决了高功率激光领域长期存在的“功率提升”与“光束质量保持”难以兼顾的瓶颈问题，为工业激光器迈向更高功率开辟了全新路径。
在此项研究中，华创鸿度提供了两台自主研发的高性能1064nm皮秒激光器作为核心光源。
每台激光器均具备优异性能参数：脉宽约10ps、重频400kHz、光束质量M²<1.2、平均功率约112W，并配套了高精度LBO非线性晶体。
△ 高功率皮秒激光谐波共轴合束实验装置
这些设备为实验的顺利推进提供了重要保障，确保了合束过程的高效与稳定。此外，华创鸿度技术团队积极配合，深度参与光路设计与系统优化，为实验实现关键指标突破提供了有力支持。
工业激光器功率提升长期受限于增益介质的热效应，而传统合束技术各自存在明显局限：相干合束需要精密的相位控制，系统复杂；光谱合束要求各子激光束具有不同波长；偏振合束通常只能合并两束激光，扩展性不足。
针对这些挑战，理化所基于倍频过程的非逆性原理提出谐波共轴合束新技术：当基频激光以特定功率密度通过非线性晶体产生倍频光后，倍频光可以近乎无损地反向通过同一晶体。
利用这一特性，多束基频激光可逐级共轴叠加，实现功率合成且保持光束质量不变。相较于传统波长耦合方法，该波长转换技术展现出显著优势：不仅无需配备不同波长的激光器，还大幅降低了对反射镜等光学元件的精度要求，有效简化了系统结构。此外，实验中通过精确调整脉冲时序以避免干涉的设计思路，也为同类研究提供了重要参考价值。
△ 激光谐波共轴合束原理示意图
该方案在提升平均功率的同时确保了优异的光束质量，从而在工业应用中实现了更高效率与更精密加工，这正是其核心价值所在。
基于华创鸿度提供的激光器与理化所设计的合束光路，实验成功将两束1064nm 皮秒激光倍频后合成为一束532nm激光。
△ 高功率皮秒谐波共轴合束光路示意图
实测数据显示：合束后功率达132W，效率高达99.9%，合束后的激光仍保持在M²≈1.25的高光束质量状态，并且保持了偏振度＞140:1的线偏振度。
这一结果充分验证了谐波共轴合束方法在操作简易性、效率及扩展性上的显著优势。合束后的激光光束质量保持优异，为工业应用提供了可靠保障。
△ 经谐波共轴合束后激光束保持良好的光束质量
该合束方法通过将激光增益介质产生的高热负荷转移至吸收率极低的非线性晶体（例如LBO晶体吸收率仅为数十ppm），大幅降低了系统热管理的复杂度。它不仅适用于倍频激光功率合成，还适用三倍频以及和频激光功率合成。不论以何种技术方案获得高性能子激光束，均可再采用该方法实现谐波激光输出功率数量级的提升。
得益于此，工业级超快绿光/紫外激光器有望实现输出功率的断代式领先，同时保持卓越的光束质量。基于这一技术突破，该类激光器在半导体、光伏制造等诸多领域展现出广阔的应用前景，并将凭借其显著的输出功率优势，发挥不可替代的作用。
我们相信，这项技术突破只是一个开端。谐波共轴合束技术跳出了传统合束方法的思维局限——尽管目前尚且无法实现脉冲堆叠，但通过将非线性晶体同时作为合束器件，它已为高功率超快激光领域开辟出一条全新的技术路径。
本次联合实验不仅验证了新技术的可行性，更印证了华创鸿度在高端核心光源领域的领先实力。作为国家级专精特新“小巨人”及高新技术企业，公司已构建起“科研攻关-成果转化”闭环体系，先后承担“国家重点研发计划”“安徽省科创攻坚项目”等多项重大科研任务，获“安徽省省级企业研发中心”权威认证，日前再添合肥市科技成果转化“金凤凰”企业称号，创新活力与成长潜力得到进一步认可。
未来，我们将持续深化“科研-产业”双轮驱动，依托深厚的专利积累与研发沉淀，着力打造“突破-升级-赋能”的良性循环，加速推进工业级激光器自主迭代，持续为高端激光技术应用产业注入创新动能，推动我国从“激光大国”向“激光强国”的高质量发展跃升。
