近日，我室博士研究生夏凯（第一作者）和杨佩龙副研究员（通讯作者）在High Power Laser Science and Engineering上发表了题为“Generation of a high-power, broadband supercontinuum spanning from visible to mid-infrared via incoherent beam combination in a GeO2-core fiber bundle”的研究论文（2026, 14, e16, IF=5.7）。文章链接：https://doi.org/10.1017/hpl.2026.10106。

       该研究提出了一种创新的非相干光束合成方法。通过研制3×1高功率GeO2芯锥形光纤束（H-GTFB），将三套独立通道的超连续谱（SC）进行合束，规避单根GeO2芯光纤（GCF）因峰值功率耐受限制而导致的光谱展宽不足和输出功率瓶颈。在理论仿真方面，采用光束传播法（BPM）对H-GTFB内的脉冲传输和模场分布进行数值模拟，分析了锥形过渡区、锥腰及输出端面的光场演化，并模拟了近场光斑分布。仿真结果与实验测得的近场/远场光斑高度吻合，验证了合束器设计的可靠性。技术方案上，每个通道由1.55 mm电调制脉冲半导体激光器（脉冲宽度1 ns、重复频率0.5-3 MHz可调）、铒镱共掺光纤放大器（EYDFA）和一段0.5 m的GCF（98 mol.% GeO2，零色散波长约1.5 mm，非线性系数12.6 W-1/km）构成。三个通道的输出经H-GTFB合束后，再熔接大模场AlF3端帽（芯径440 mm，数值孔径0.22）以降低功率密度，端面8°角切割抑制菲涅尔反射。整个系统采用温度反馈控制的热电冷却器对种子光源和激光二极管进行精密热管理，保障长期稳定运行，如图1所示为实验方案图。

图1 高功率可见至中红外超连续谱产生的实验方案图

       实验结果表明，在单根GCF中，当重复频率500 kHz时，获得功率仅4.16 W、光谱覆盖0.65-3.62 mm的SC；在重复频率为3 MHz时，功率提升至8.23 W，光谱范围收缩至0.73-3.25 mm。采用H-GTFB合束后，当三个通道均以3 MHz工作时，输出功率可达到23.1 W，光谱覆盖0.73-3.1 mm，这是目前1.55 mm泵浦GCF中可见到中红外波段获得的最高功率SC。进一步优化各通道重复频率（通道1: 3 MHz，通道2: 1 MHz，通道3: 500 kHz），获得功率15.5 W、光谱覆盖0.65-3.4 mm的SC输出，如图2所示为不同重复频率下的H-GTFB输出光谱演化。在23.1 W平均功率下连续运行1小时，功率波动均方根值仅0.7%，且功率计数呈正态分布，展示了优异的稳定性，如图3所示为长时间功率稳定性表征。该工作有效解决了单根GCF功率提升难与光谱展宽受限的难题，为高功率宽带SC光源提供了新路径。

图2 不同重复频率下H-GTFB的输出光谱与功率演化

图3 当输出功率为23.1 W时，SC激光器的1.5小时功率稳定性