刷新世界记录！全球首款300W单频光纤激光器诞生于上海，如何做到？

1064nm 300W外观

从180W到300W，表面上只是120W的跃升，但背后的工程难度是指数级增长。“这就像让一台发动机在不改变体积的前提下，将输出功率硬生生提升近一倍。”频准激光相关负责人石晓辉解释道，“这对每一个环节都是极致挑战。”

“最核心的挑战是‘热管理’。”石晓辉向记者坦言，在300W量级，激光器内部产生的热量如果不能及时导出，晶体内部就会产生严重的“热透镜效应”，导致光束质量急剧下降。“就好比透过一个受热变形的放大镜看东西，光路全乱了。”为此，团队设计了一套极其精密的动态热平衡管理系统，确保晶体在高负荷运转下依然能保持“冷静”和“稳定”。

除了热，还有是“偷能量”的非线性效应。功率密度上升后，光在光纤或晶体中的传播不再“听话”，能量被不断分流，杂散光开始侵入主谱线。在单频、窄线宽的高功率激光器中，这几乎是致命问题。“随着功率密度的提升，激光在光纤或晶体内部传输时，会产生各种非线性效应，这会‘偷走’我们的能量，并产生不需要的杂波，破坏激光的纯净度。”频准激光引入模式控制技术，确保在300W输出下，仍然维持单模、窄线宽、低噪声的状态。

“工业可靠性，是绕不过去的门槛。”石晓辉坦言，在实验室，样机可以反复调试，产线交付却必须每一台都达到统一性能。石晓辉坦言，“在实验室里做出一台300W的样机相对容易，但要做到成百上千台都能稳定输出300W，就非常困难了。”

在高功率条件下，任何一个微小缺陷都会被放大。从增益光纤、泵浦源到光学元件，必须经历严苛筛选与定制化处理。频准激光由此建立了一整套新的物料筛选和生产过程控制体系，把“老师傅的经验”转化为量化工艺，在核心物料筛选上引入分档机制，防止性能短板拖累整体良率，确保300W不只是“能点亮”，而是“能长期交付”，真正走过了“从艺术品到工业品”的那一步。

此外，在这个功率节点上，频准激光实现了从增益光纤、泵浦源到光学器件的全链路自主定制。“过去我们是去货架上找东西拼一台激光器，现在是反向定义每个器件，从而得到我们想要的激光器。”石晓辉说。

当300W单频激光被稳定“托住”，问题随之转向：这束300W的光，究竟能照亮什么？它将在哪里发挥价值？

实测功率最高高达336W

虽然300W在工业加工领域早已不是新鲜词汇，但“高功率+窄线宽”这一组合仍处在大量潜力待激发的临界点。尤其是在量子计算、冷原子、光频梳、激光雷达等领域，传统光源已逐渐逼近极限，而对“更稳、更纯、更强”的光源需求日益强烈。

“以量子计算为例，1064nm的单频激光并不直接操控量子比特，但它是构建整个系统的‘地基’。”石晓辉解释说，在中性原子量子计算方案中，大量原子需被激光精准“囚禁”在光镊或光晶格中，形成一个规则稳定的阵列。功率越高、线宽越窄、噪声越低，这个“原子操场”就越牢靠。在石晓辉看来，这类场景里，300W级激光器就像是一块新型基建，能显著提高量子态的操控稳定性、阵列规模和系统容错率。

而在更广阔的边界上，它同样可能成为一块关键拼图：

在遥感与激光雷达领域，300W意味着更远的探测距离、更强的抗环境干扰能力与更高的点云密度，让激光雷达与遥感看得更远，测得更准；

在非线性光学中，意味着倍频与和频效率的整体提升，拓宽可见光与中红外边界；

在引力波探测、冷原子囚禁、量子计算与高精度光学频率梳等科研场景中，则意味着突破性实验条件的支撑。

“这不是我们‘闭门造光’造出来的技术。”石晓辉坦言，“300W单频”正是被这些需求一步步推着走出来的结果。当前科研大装置、基础研究和前沿工程的交汇处，已形成一个清晰的产业共识，必须有更稳定、国产可控的高性能激光源，来做支撑。

这些应用之所以能够被真正讨论，而非停留在概念层面，与上海的产业与科研环境密切相关。

从研发初期的“科技小巨人”项目，到2025年高新技术成果转化专项资金支持；从落户张江和嘉定的载体政策，到进入重大专项“揭榜挂帅”机制获取测试平台与资源，频准激光的研发路径清晰地刻印着上海科创体系的扶持机制与产业集群优势。

石晓辉表示，上海及长三角具备世界级的制造业集群，为激光技术的落地提供了最复杂、最真实的“试车场”。“使得频准激光不仅能做出产品，还能把产品送入一线场景中。”