近日，我室硕士研究生于乐乐（第一作者）与杨佩龙副研究员（通讯作者）在《Journal of Lightwave Technology》上发表题为“Fully Fiberized, Long-Term Stable Supercontinuum Spanning 1.9-5 μm with 5 W level Output”的研究论文（2026, Vol. 44, No. 12, pp. 5143-5150, IF=4.8）。文章链接：https://doi.org/10.1109/JLT.2026.3684798。

       该研究聚焦氟化物（InF3）光纤中高功率中红外超连续谱（MIR-SC）光源长期稳定性差的关键问题，成功攻克了异质光纤熔接点热堆积与氟化物光纤端面潮解两大技术瓶颈，研制出高性能全光纤MIR-SC光源。实验方案如图1所示。

图1 多光纤级联系统中MIR-SC产生实验装置

（ISO：光隔离器；DC-TDF：双包层掺铥光纤；LD：半导体二极管；LMA-TDF：大模场掺铥光纤；SMF：单模光纤；GM：金镜；PM：离轴抛物面镜；TEC：半导体制冷片；MIR-SC：中红外超连续谱）

       该研究首先基于COMSOL Multiphysics开展石英/InF₃光纤熔接点的热力学建模，揭示两种光纤热膨胀系数失配所引发的局部热点及模场失配损耗导致的产热，是系统高温失效的关键诱因（图2所示）。针对上述故障根源，提出双重优化方案：一方面，在熔接点处集成半导体制冷器（TEC）实现精准温控散热，抑制因热膨胀引起的耦合损耗劣化；另一方面，在InF₃光纤输出端熔接多模ZBLAN光纤端帽，并配套密封干燥气室，利用干燥气体循环控制系统将腔体内相对湿度稳定维持在20%以下，从而显著提升光纤端面抗潮解及高功率稳定运行能力。

图2 （a） 熔接点位置处模拟热分布；（b）熔接点位置处模拟表面和纤芯温度分布

       实验搭建了多级掺铥光纤放大泵浦系统，采用渐变过渡光纤实现石英光纤与InF3光纤之间的低损耗、高强度熔接。种子源采用脉宽1 ns、重复频率1 MHz的泵浦源，泵浦纤芯直径为8.5 μm、长度为15 m的InF3光纤。实验最终获得平均输出功率5.1 W、光谱覆盖范围1.9–5.0 μm的中红外超连续谱激光，光谱20 dB带宽达2819 nm，输出光束呈优良高斯分布，光束质量优异。系统完成了连续30天的稳定性验证，每日持续运行3小时，输出功率RMS波动仅为0.32%–0.36%，相较于过往同类基于InF3光纤的MIR-SC研究，显著提升了设备的长期工作能力，极大推进其实用化进程。

图3 （a）固定脉宽1 ns、重复频率（1 MHz）条件下，不同平均输出功率对应的超连续谱光谱（左轴），以及InF3光纤在不同波长下的损耗（右轴）；（b）固定脉宽（1 ns）条件下，不同重复频率（300 kHz、400 kHz、500 kHz、600 kHz）时平均输出功率对应的中红外超连续谱光谱（左轴），以及InF3光纤在不同波长下的损耗（右轴）。

       该系统创下了同体系光源最长稳定运行时间的记录。后续课题组计划通过升级端帽材料并结合光纤镀膜技术，进一步提升输出功率、拓展光谱覆盖范围，以实现环境适应性强、可长时间稳定运行的实用化MIR-SC。该研究突破了高功率氟化物中红外超连续谱光源在工程化稳定性方面的关键技术瓶颈，为大气遥感、分子光谱检测及生物光子学等领域重要应用提供了技术支撑。

图4 （a）实测超连续谱光束的强度分布及其高斯拟合结果；（b）连续30天内每天连续测量3小时的平均功率稳定性；（c）不同运行时间间隔后测得的中红外超连续谱输出。