成功交付 | AURORA-HP 飞秒 OPA 可调谐光源赋能顶级光学研究所超快前沿
2026.06.29

一、「波长可调谐」——超快光谱实验的「第二维度」
如果说飞秒激光给科研带来的「第一维度」是时间分辨——把秒、毫秒压到飞秒,分辨出原本看不到的瞬态过程,那么飞秒光参量放大器(Optical Parametric Amplifier, OPA)带来的就是「第二维度」:波长。它把工业 Yb 飞秒主机固定在 1030 nm 的输出,通过参量下转换在 BBO 等非线性晶体中重新「分发」成信号光(Signal, 630 – 1030 nm)与闲频光(Idler, 1030 – 2600 nm)两条连续可调谐臂——一台 OPA 即可覆盖近紫外、可见、近红外、短波红外四个谱段。


为什么超快光谱实验需要「可调谐」?因为不同样品的吸收带分布在不同波长上:钙钛矿薄膜的带边吸收在 500–800 nm;半导体量子点激子在 600–900 nm;二维材料 TMD(MoS₂、WSe₂ 等)激子峰在 600–700 nm;有机光伏(OSCs)的电荷转移态在 800–1500 nm;表面催化中间体的振动指纹在中红外…… 同一台主机想覆盖这些样品的瞬态吸收(TA)实验,必须配一台 OPA 作为「波长翻译器」:把固定的 1030 nm 翻译成实验所需的任意波长。这正是 OPA 在超快光谱实验台中不可替代的工程价值。

更进一步——OPA 的输出本身也是飞秒级的(典型 100–200 fs 量级),因此可同时作为「泵浦-探测」实验的飞秒泵浦端,与白光超连续探测端构成完整的可调谐 TA 实验平台。「波长可调谐 + 飞秒脉宽 + 高峰值功率」三者合一,是过去十年超快光谱、强场物理、非线性频率转换链路日益普及化的工程基石。

二、成功交付:AURORA-HP 飞秒 OPA 进入顶级光学研究所超快实验台
近期,镱镭飞秒为某顶级光学研究所超快光谱与强场物理方向课题组成功交付了一台 AURORA-HP 飞秒光参量放大器(OPA)可调谐光源(编号 YLM250305-001)。该课题组实验室原有一台 Light Conversion PHAROS PH2-10W 飞秒主机(25 kHz / 1025 nm / 272 fs / 10.2 W),但缺少一台高效率、宽调谐的 OPA 模块作为下游变频源——AURORA-HP 即为该平台补齐这「最后一公里」。

1.客户类型
某顶级光学研究所超快光谱与强场物理方向课题组,长期从事飞秒超快光谱、瞬态吸收(TA)泵浦-探测、半导体与钙钛矿光物理、二维材料超快动力学等方向的研究工作。本次采购的 AURORA-HP 主要用于驱动课题组实验台的可调谐 OPA 泵浦光路,配合白光超连续探测端,构成完整的飞秒可调谐 TA 实验平台。

2.交付内容
■ AURORA-HP 飞秒 OPA 可调谐光源 × 1(信号光 630 – 1030 nm + 闲频光 1030 – 2600 nm 全谱段调谐);
■ 配套:HWP + TFP 分光模块、密封光路、近场 + 远场光斑监视模块、光高调整组件;
■ 接口:与客户已有 PHAROS PH2-10W 飞秒主机原生对接,注入 368 µJ / 9.2 W @ 25 kHz;
■ 尺寸:408 mm × 734 mm × 222 mm(紧凑结构,1.5 × 1.5 m 光学平台内可灵活布局)。

3.覆盖的核心研究方向
■ 飞秒可调谐 TA 泵浦-探测光谱(UV-Vis-NIR-SWIR 全波段瞬态吸收);
■ 半导体材料、钙钛矿薄膜、二维异质结的超快载流子动力学;
■ 有机光伏(OSCs)激发态弛豫与电荷转移态形成动力学;
■ 时间分辨光致发光(TR-PL)与激子复合动力学;
■ 强场非线性频率转换链路升级(可作为下游 DFG / SHG 模块的种子源)。

三、他们为什么选了镱镭飞秒?
在采购前,课题组系统比对了多家飞秒 OPA 模块方案。最终选择镱镭飞秒,原因有四:

■ 原生兼容多家主流飞秒主机:AURORA-HP 不挑泵浦源,兼容 1030 nm Yb 飞秒主机(包括 PHAROS、Carbide、HELIOS 等)的标准注入参数——课题组无需更换原有主机即可升级 OPA 链路;
■ 峰值转换效率超额:实测信号光峰值转换效率 10.11 % @ 740 nm(规格 > 7 %),闲频光峰值 4.89 % @ 1426 nm(规格 > 3.5 %)——两项指标均明显超过规格,意味着同样的注入能量可以获得更高的下游可用光子通量;
■ 长时稳定性优异:750 nm 处实测 0.23 % RMS 长时功率稳定性(规格 < 2 % RMS)——比规格优 8.7 倍,对 TA 泵浦-探测实验「多次平均求信噪比」的统计逻辑而言,意味着每次扫描的基线本身就远低于样品差分信号;
■ 现场定制化能力:HWP + TFP 分光、光高调整、密封光路、近远场光斑监视全部按课题组实验台条件定制;尺寸 408 × 734 × 222 mm 可在 1.5 × 1.5 m 光学平台内与下游光路灵活布局。

四、三张「硬指标」
AURORA-HP

项目 实测值 规格 / 备注
驱动激光器 PHAROS PH2-10W @ 25 kHz 客户已有飞秒主机
注入 OPA 单脉冲能量 368 µJ 9.2 W @ 25 kHz · 100 % 输出
注入端中心波长 / 脉宽 1025 nm / 272 fs
信号光调谐范围 630 – 1030 nm 规格 630 – 1030 nm ✓
闲频光调谐范围 1030 – 2600 nm 规格 1030 – 2600 nm ✓
信号光峰值转换效率 10.11 % @ 740 nm 规格 > 7 %(超额 44 %)
信号光峰值功率 930 mW @ 740 nm 对应单脉冲 37.2 µJ
闲频光峰值转换效率 4.89 % @ 1426 nm 规格 > 3.5 %(超额 40 %)
闲频光峰值功率 450 mW @ 1426 nm 对应单脉冲 18.0 µJ
输出功率稳定性 0.23 % RMS @ 750 nm @ 24 h 规格 < 2 % RMS(优 8.7×)
输出偏振 Signal 竖直 / Idler 水平
尺寸(紧凑型) 408 × 734 × 222 mm 1.5 × 1.5 m 光学平台内灵活布局
制冷方式 水冷


1.信号光 + 闲频光 全谱段调谐(630 – 2600 nm)
AURORA-HP 实测信号光连续覆盖 630 – 1030 nm,闲频光连续覆盖 1030 – 2600 nm —— 一台 OPA 即可在近紫外、可见、近红外、短波红外四个谱段间连续切换,足以覆盖钙钛矿、半导体、二维材料、有机光伏、催化界面五类典型超快光谱样品的吸收带。下方调谐曲线图清晰展示了两条臂的功率分布:信号光在 700–800 nm 区间稳定输出 800 mW 以上,闲频光在 1300–1600 nm 区间稳定输出 400 mW 以上。 

2.输出光谱:信号光全段连续可调
下方光谱合成图展示了 AURORA-HP 信号光在 630 – 1030 nm 范围内每 10–20 nm 步进的输出光谱——每一条彩色曲线对应一个调谐工作点。整段轮廓平滑、峰值幅度均匀、相邻波长光谱无明显畸变——这一光谱质量是下游 TA 泵浦-探测实验「每个波长都能直接对接、无需重新对准」的核心前提。 

3.24 小时长时功率稳定性:0.23 % RMS
在 750 nm 工作点 921 mW 平均功率下连续监测,功率稳定性 0.23 % RMS(彩煌 10F-MA-19U 功率计)。下方曲线在 24 小时窗口内几乎平直,整段无可见漂移。对 TA 实验「信噪比 ∝ √(t/τ)」的统计逻辑而言,0.23 % RMS 意味着:原本需要重复多次扫描平均才能得到的可发表信噪比,现在单次扫描即可达到——这是泵浦端噪声基线层面的工程优势,直接转化为科研产出效率的提升。 

 

图 1 |AURORA-HP 信号光 + 闲频光 调谐功率曲线 · 注入 368 µJ @ 25 kHz · 信号光峰值 930 mW @ 740 nm · 闲频光峰值 450 mW @ 1426 nm(彩煌 10F-MA-19U 功率计) 图 2 |AURORA-HP 信号光全段连续调谐输出光谱(630 – 1030 nm,如海 XS11639 光谱仪)
 
图 3 |AURORA-HP 750 nm 工作点 24 h 长时功率稳定性 · 平均 921 mW · RMS = 0.23 %(彩煌 10F-MA-19U 功率计)  



五、客户怎么说?
作为长期从事飞秒超快光谱与瞬态吸收实验的课题组,我们对 OPA 的调谐范围、转换效率与长时稳定性有近乎苛刻的要求。我们实验台原有的 PHAROS 飞秒主机性能已经非常出色,但缺少一台与之匹配的高效率、宽调谐 OPA 模块。系统比选时我们最看重的是「能否原生对接现有的 PHAROS、不必更换主机」——镱镭 AURORA-HP 的注入参数(368 µJ / 25 kHz)与我们的主机完美匹配,到货当天联调即可出光。实测数据让我们非常意外:信号光在 740 nm 处峰值转换效率达到 10.11 %,明显超过规格的 7 %;闲频光 4.89 %,也超过 3.5 % 的规格。最让我们满意的是 24 小时 0.23 % RMS 的长时稳定性——这是我们做钙钛矿与二维材料 TA 实验时最敏感的指标,过去用其他 OPA 普遍要 1 % 量级,0.23 % 意味着我们单次扫描就能拿到可发表的信噪比,出数据效率明显翻倍。

镱镭的售前售后响应也非常到位:HWP + TFP 分光、光高、近远场监视位置、密封光路全部按我们实验台条件逐项定制;尺寸 408 × 734 × 222 mm 在我们 1.5 × 1.5 m 光学平台内布局得很合理。后续我们还计划采购 DFG 模块(延伸到中红外),希望镱镭在「PHAROS 主机 + AURORA-HP OPA + DFG」全链路上继续配合我们升级。

—— 本项目客户课题组负责人

六、镱镭观点
此次面向顶级光学研究所超快光谱课题组的成功交付,是镱镭飞秒 AURORA-HP 在「与第三方主机原生兼容」工程场景下的标杆案例。它说明:AURORA-HP 不仅可以作为 HELIOS 平台的下游 OPA 模块,也能作为已有飞秒主机(PHAROS、Carbide、其他 1030 nm Yb 飞秒平台)的「升级补丁」——只要主机注入参数落在 100–500 µJ / 1030 nm / 100–300 fs 的工业范围内,AURORA-HP 即可即插即用、无需主机替换。这种「跨平台兼容能力」让 AURORA-HP 成为科研用户「补齐 OPA 链路」最具性价比的选择。从硬指标看,AURORA-HP 信号光峰值 10.11 % / 闲频光 4.89 % / 24 h 稳定性 0.23 % RMS——三项核心指标全部超过规格并明显优于业内主流方案。我们一直认为,OPA 不应是「凑合能用」的下游模块,而应是「实验质量天花板」级的精密变频引擎。这次 0.23 % RMS 的工程化落地,正是这一判断的可量化注脚:AURORA-HP 已具备进入超快光谱、瞬态吸收、强场非线性主流应用场景的工程能力。

如果你正在筹建 飞秒可调谐 TA / 泵浦-探测 / 钙钛矿 / 二维材料 / 有机光伏 实验台,欢迎在后台留言,镱镭应用工程师将为你提供 1 对 1 选型与光路设计支持。