成功交付 | 40W高功率飞秒可调谐光源赋能某双一流高校超快光谱前沿实验室

2026.08.14

一、飞秒可调谐光源在超快光谱实验里的角色
超快光谱实验的核心变量是"波长"——不同样品的吸收带分布在从深紫外到短波红外的宽广范围内：芳香环 π–π* 电子跃迁在 210–450 nm、金属配合物 MLCT 与生物发色团在 400–600 nm、钙钛矿薄膜带边在 500–800 nm、二维材料 TMD 激子在 600–700 nm、有机分子 CT 态在 800–1500 nm、量子点带间吸收覆盖 600 nm–2.5 μm。

1030 nm Yb 主机对绝大多数样品只是起点，真正落到实验样品上的是经过"高功率可调谐光源系统"翻译之后的目标波长。这套系统需要在同一台设备上完成五项能力：

▪ 高功率可调谐光源 —— 主机与 OPA 全链路提供充足的能量预算，覆盖 UV 到 SWIR 全谱段
▪ 光参量放大（OPA）—— 1030 nm 泵浦下转换为 Signal + Idler 双臂宽波段输出
▪ 二倍频（SHG）—— 把 Signal / Idler 分别倍频至 315 – 515 nm（SHS）与 520 – 650 nm（SHI）
▪ 宽波段可调 —— 一台设备连续覆盖 UV / VIS / NIR / SWIR 四大谱段，配合 THG 进一步延伸至 210 nm 极紫外
▪ 超快光谱兼容 —— 亚 300 fs 输出脉宽保持飞秒时间分辨；亚千分之一长时稳定确保 TA 差分信号基线可控

镱镭飞秒本次交付的 HELIOS-40W-HP + AURORA-HP + SHG + THG 组合，正是围绕以上五项能力做的一体化 OPA 平台——以 40 W 高功率飞秒主机驱动 210 – 2930 nm 全波段连续可调谐输出，把宽波段延伸到 210 nm 极紫外（DUV）这一档，是本次交付相较常规 315 – 2600 nm OPA 平台的重要差异。

二、成功交付：40 W 主机 + OPA + SHG + THG 一体化落地
本次交付面向某双一流高校超快光谱前沿实验室——该实验室长期从事飞秒瞬态吸收（TA）泵浦-探测、光化学反应中间体、生物发色团与钙钛矿等新材料光物理方向的研究工作，对上游驱动源的能量、脉宽、波段覆盖、稳定性均有严苛要求，特别是对极紫外（DUV 210 – 315 nm）波段的覆盖能力有明确刚需。

1.客户类型
某双一流高校超快光谱前沿实验室，主攻飞秒瞬态吸收（TA）泵浦-探测、光化学反应中间体、生物发色团动力学、钙钛矿薄膜与量子点光物理等方向的前沿研究。

2.交付内容
▪ HELIOS-40W-HP 高功率飞秒主机：1030 nm Yb 全固态 CPA，44.03 W 平均功率、100 kHz / 440.3 μJ / 244.7 fs（100 kHz 参数组下 24 h 功率稳定性 0.03 % RMS、指向 0.70 μrad、M² < 1.09）
▪ AURORA-HP 高能飞秒 OPA：Signal 630 – 1037 nm + Idler 1037 – 2930 nm 全段连续调谐；软件控制波长自动切换
▪ 独立 SHG 二倍频模块：接入 OPA Signal / Idler 输出，独立机箱布置于光学平台，覆盖 SHS 315 – 515 nm 深紫外–可见 + SHI 520 – 650 nm 可见延伸
▪ 独立 THG 三倍频模块：接入 OPA Signal 输出，独立机箱布置于光学平台，覆盖 THS 210 – 315 nm 极紫外扩展 —— 四台设备协同打通 210 – 2930 nm 全谱段
▪ 配套：宽频激光防护护目镜、密封光路、光斑指向 + 位置监测模块

3.覆盖的核心研究方向
▪ 飞秒瞬态吸收（TA）泵浦-探测 —— 覆盖 210 nm 极紫外 – 2930 nm 短波红外的完整探针波段
▪ 光化学反应中间体动力学 —— 210 – 315 nm 极紫外 + 315 – 450 nm 深紫外双段覆盖 π–π* 电子跃迁与 Rydberg 态
▪ 生物发色团超快动力学 —— 450 – 600 nm 可见段（SHI）覆盖蛋白 / 色素 / 荧光探针吸收带
▪ 钙钛矿与量子点光物理 —— Signal 630 – 1000 nm 直接对应带边与激子吸收
▪ 有机分子 CT 态与半导体带间跃迁 —— Idler 1037 – 2930 nm 覆盖近红外 / 短波红外全段

三、为什么选了镱镭飞秒？
📍五项核心转换效率显著超规格：Signal 峰值 11.6 %、Idler 峰值 8.72 %、SHS 峰值 3.07 %、SHI 峰值 3.015 %、THS 峰值 0.72 %——五项主要指标同时通过并超额，为下游 TA 差分信号提供了充足的可用光子通量与基线噪声余量。

📍 210 – 2930 nm 极宽波段连续可调谐：Signal + Idler + SHS + SHI + THS 五路输出无缝拼接，四台 Y-LASER 自研设备（HELIOS 主机 + AURORA-HP OPA + 独立 SHG + 独立 THG）在同一张光学平台上协同工作，一次采购即打通 DUV / UV / VIS / NIR / SWIR 五大谱段——尤其是独立 THG 模块把波段延伸到 210 nm 极紫外，满足光化学、生物 Rydberg 态、催化中间体等深紫外场景的刚需。

📍 主机三项核心指标业内一流：24 h 功率稳定性 0.03 % RMS、指向稳定性 0.70 μrad、M² < 1.09——直接决定下游 OPA / SHG / THG 转换效率的物理天花板与长时可复现性。

📍 全段谱形一致性：Signal 33 + 个中心波长、Idler 32 + 个中心波长、SHS 40 + 个中心波长、SHI 32 + 个中心波长、THS 38 + 个中心波长——各段输出光谱在整段范围内峰形完整、幅度均匀、无强度突变，是"每个工作点都能直接对接下游 TA 实验、无需重新对准"的核心前提。

四、硬指标
HELIOS-40W-HP 主机
HELIOS-40W-HP 采用 Yb 全固态 CPA 架构（再生放大），直接二极管抽运。100 kHz 主工作点下平均功率 44.03 W、单脉冲能量 440.3 μJ、脉宽 244.7 fs，中心波长 1037 nm。


图 1 ｜HELIOS-40W-HP 输出光谱 · 中心波长 λc = 1037 nm · -3 dB 谱宽约 7.64 nm	图 2 ｜HELIOS-40W-HP 自相关脉宽 · 244.7 fs FWHM

图 3 ｜HELIOS-40W-HP 24 h 长时功率稳定性 · 平均 44.03 W · RMS = 0.03 %	图 4 ｜HELIOS-40W-HP 24 h 指向稳定性 · F = 500 mm 聚焦下 · 0.70 μrad

AURORA-HP飞秒 OPA + SHG + THG
本次交付的可调谐光源系统由 HELIOS-40W-HP 主机 + AURORA-HP OPA + 独立 SHG 二倍频模块 + 独立 THG 三倍频模块共四台设备协同组成，四台设备均为 Y-LASER 自研产品，分别置于同一张光学平台，通过标定后的光路依次串联：主机 → OPA → SHG / THG。

AURORA-HP OPA 内部采用「白光种子 + 多级 BBO 参量放大」架构，由 HELIOS-40W-HP 主机 100 kHz / 400 μJ 直接泵浦；OPA 输出的 Signal / Idler 分别接入独立的 SHG 与 THG 模块，实现进一步的波段扩展。出厂报告覆盖 Signal + Idler + SHS + SHI + THS 五路输出全谱段调谐、脉宽与 24 h 长稳等核心指标。整套系统实现 210 – 2930 nm 全波段连续可调谐飞秒源。下方按 "Signal → Idler → SHS → SHI → THS → 全段调谐功率曲线 → 24 h 长稳" 顺序，依次展示核心出厂数据。

项目	实测值	规格 / 备注
驱动激光器	HELIOS-40W-HP @ 100 kHz / 400 μJ / 40 W	主机分光泵浦
注入端脉宽	244.7 fs @ 1037 nm	来自主振
信号光调谐范围	630 – 1037 nm 连续	规格 630 – 1030 nm ✓
闲频光调谐范围	1037 – 2930 nm 连续	规格 1030 – 2600 nm ✓（超额延伸）
SHS 深紫外调谐范围	315 – 515 nm 连续	信号光倍频
SHI 可见调谐范围	520 – 650 nm 连续	闲频光倍频
THS 极紫外调谐范围	210 – 315 nm 连续	信号光三倍频（THG）
信号光峰值转换效率	11.6 % @ 700 nm	峰值 4641 mW
闲频光峰值转换效率	8.72 % @ 1037 nm	峰值 3488 mW
SHS 峰值转换效率	3.07 % @ 513 nm	峰值 1228 mW
SHI 峰值转换效率	3.015 % @ 520 nm	峰值 1206 mW
THS 峰值转换效率	0.72 % @ 295 nm	峰值 288 mW
24 h 长时功率稳定性	0.2451 % RMS @ 750 nm	优于规格 < 1 % RMS
输出偏振	线偏振	线偏振
制冷方式	水冷	水冷

注：主机烤机时长口径统一为 24 h；所有 OPA / SHG / THG 输出数据严格按出厂测试报告执行。

*优势 1 · OPA 输出调谐光谱（Signal）：630 – 1037 nm 连续覆盖
下方图 5 展示了 AURORA-HP 信号光在 630 – 1037 nm 范围内步进扫描的输出光谱——33 + 个中心波长的光谱峰形完整、峰值幅度均匀、相邻波长光谱无明显畸变。峰值转换效率 11.6 % @ 700 nm、峰值功率 4641 mW，超出规
格 45 %——这一功率水平在 40 W 主振驱动下，为下游 TA 泵浦-探测提供了非常充裕的光子通量余量（如海 XS11639 光谱仪测量）。

*优势 2 · OPA 输出调谐光谱（Idler）：1037 – 2930 nm 连续覆盖
下方图 6 展示了 AURORA-HP 闲频光在 1037 – 2930 nm 范围内步进扫描的输出光谱——超出规格 1030 – 2600 nm 上限，覆盖近红外与短波红外两个关键谱段。峰值转换效率 8.72 % @ 1037 nm、峰值功率 3488 mW——覆盖有机分子振动带（1200 – 1700 nm）、半导体带间跃迁（1500 – 2000 nm）、量子点 SWIR 吸收（1.2 – 2.5 μm）、生物组织光学窗口等实验需求（复享 NIR25S 光谱仪测量）。


图 5 ｜AURORA-HP OPA 输出调谐光谱 · Signal 630 – 1037 nm 步进扫描	图 6 ｜AURORA-HP OPA 输出调谐光谱 · Idler 1037 – 2930 nm 步进扫描

*优势 3 · SHG 深紫外扩展（SHS）：315 – 515 nm
下方图 7 展示了独立 SHG 二倍频模块对 OPA 信号光倍频后的输出光谱——覆盖 315 – 515 nm 深紫外–可见段。这一档 UV 是 π–π* 电子跃迁、金属配合物 MLCT、催化中间体 UV 吸收窗口的关键谱段。峰值 SHS 转换效率 3.07 % @ 513 nm、峰值功率 1228 mW（复享 FX2000-EX 光谱仪测量）。

*优势 4 · SHG 可见延伸（SHI）：520 – 650 nm
下方图 8 展示了独立 SHG 二倍频模块对 OPA 闲频光倍频后的输出光谱——覆盖 520 – 650 nm 可见段（绿光–橙红光段），填补了 Signal 630 nm 与 SHS 515 nm 之间的可见段空白。峰值 SHI 转换效率 3.015 % @ 520 nm、峰值功率 1206 mW——适用于生物发色团、光敏蛋白、荧光探针激发态动力学等实验（复享 FX2000-EX 光谱仪测量）。


图 7 ｜AURORA-HP + SHG 输出调谐光谱 · SHS 315 – 515 nm 深紫外–可见延伸	图 8 ｜AURORA-HP + SHG 输出调谐光谱 · SHI 520 – 650 nm 可见延伸

*优势 5 · THG 极紫外扩展（THS）：210 – 315 nm ★ 本次交付核心亮点
下方图 9 展示了独立 THG 三倍频模块对 OPA 信号光的三次谐波输出光谱——覆盖 210 – 315 nm 极紫外（DUV）波段，是本次交付相较常规 315 – 2600 nm OPA 平台的重要差异化能力。这一档 DUV 是光化学反应中间体高激发 Rydberg 态、DNA/蛋白质紫外吸收带、催化界面深紫外跃迁等前沿实验的关键窗口——过去在传统超快光谱实验室里，这一段往往需要单独采购一台深紫外光源。THS 峰值 0.72 % @ 295 nm、峰值功率 288 mW（复享 FX2000-EX 光谱仪测量）。


图 9 ｜AURORA-HP + THG 输出调谐光谱 · THS 210 – 315 nm 极紫外扩展

*优势 6 · 全谱段调谐功率曲线：一张图看懂 210 – 2930 nm
下方图 10 汇总了 Signal + Idler + SHS + SHI + THS 五路输出随波长的功率分布——横轴 210 – 2930 nm 覆盖 DUV / UV / VIS / NIR / SWIR 全部五大谱段，纵轴对数刻度展示 10 mW – 5000 mW 的完整功率包络。五路输出无缝拼接，一张图直观展示"一台设备打通 210 – 2930 nm 十四个倍频程"的宽带工程能力。

*优势 7 · OPA 24 h 长时功率稳定性：0.2451 % RMS @ 750 nm
下方图 11 展示了 750 nm 工作点连续监测的功率稳定性曲线——RMS 稳定性 0.2451 %，明显优于规格 < 1 % RMS。这一水平对 TA 差分信号"信噪比 ∝ √(t/τ)"的统计逻辑而言，直接决定了差分信号 ΔA / ΔT 的基线噪声可控（彩煌热电 10F-MA-19U 功率计测量）。


图 10 ｜AURORA-HP + SHG + THG 全谱段调谐功率曲线 · Signal 峰值 4641 mW @ 700 nm（11.6 %）· Idler 峰值 3488 mW @ 1037 nm（8.72 %）· SHS 峰值 1228 mW @ 513 nm（3.07 %）· SHI 峰值 1206 mW @ 520 nm（3.015 %）· THS 峰值 288 mW @ 295 nm（0.72 %）	图 11 ｜AURORA-HP OPA 750 nm 工作点 24 h 长时功率稳定性 · RMS = 0.2451 %

五、客户怎么说？
我们的实验平台需要在同一台驱动源上同时覆盖光化学反应中间体的深紫外（DUV 210 – 315 nm）吸收窗口、钙钛矿与量子点的可见–近红外带边、以及有机分子 CT 态的短波红外吸收——过去要用三套不同的光源才能覆盖，光路复杂、维护成本高。系统比选时我们最看重"THG 深紫外扩展能力 + 主机 40 W 高功率支撑 OPA 转换效率"两点，镱镭在这两点上都拿出了完整的出厂数据链。实测数据超出了我们的预期：Signal 峰值 4641 mW（11.6 % 转换效率）、Idler 峰值 3488 mW（8.72 %）、SHS 峰值 1228 mW、SHI 峰值 1206 mW、THS 峰值 288 mW @ 295 nm——五项主要指标同时通过。特别是 THG 模块把波段延伸到 210 nm 极紫外，让我们做光化学中间体高激发态跟踪时不再需要外挂 DUV 光源。主机 24 h 长稳 0.03 % RMS、指向 0.70 μrad 是我们此前调研过的同档 Yb 主机里最出色的一档。

镱镭的应用团队从销售联络单阶段就深度介入我们的实验台定义，光路布局、光斑指向监测、密封光路都按我们的实际集成方案定制。国产化的性价比与交期灵活度，加上超规格的出厂数据链，让我们把镱镭作为超快光谱平台的核心合作伙伴。

—— 某双一流高校超快光谱前沿实验室

此次面向某双一流高校超快光谱前沿实验室的成功交付，是镱镭飞秒 HELIOS-40W-HP + AURORA-HP + 独立 SHG + 独立 THG 四台设备组合在"40 W 主机 + 五路输出 + 210 – 2930 nm 极宽波段"应用场景下的又一标杆案例。独立 THG 模块把波段延伸到 210 nm 极紫外——这是超快光谱平台从"UV / VIS / NIR / SWIR 四段覆盖"迈向"DUV / UV / VIS / NIR / SWIR 五段覆盖"的关键工程一步。从工程角度看，40 W 高功率主机 + AURORA-HP OPA + 独立 SHG + 独立 THG 四台设备一体化交付的价值远不止"波段更宽"——更在于关键指标可以在整条链路上系统性优化：主机 0.03 % RMS 的长稳透传到 OPA 输出端的 0.2451 % RMS、独立 SHG / THG 与 OPA 的接口偏振与相位匹配由 Y-LASER 应用团队从出厂端做统一标定、五路输出的空间与光高在交付现场完成对齐——这些细节从物理链路上压低了 TA 差分信号的基线噪声。

成功交付 | 飞秒 OPA + SHG 可调谐光源赋能超快光谱与泵浦探测前沿课题

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