丹麥技術(shù)大學(xué)（DTU）電子系研究團(tuán)隊(duì)在《Optica》期刊發(fā)表成果，成功研制出基于單根光學(xué)光纖的超低噪聲超連續(xù)譜光源（俗稱“白激光”），其可用光譜范圍達(dá)0.86–2.90微米，覆蓋近紅外至中紅外波段。該指標(biāo)較此前同等級(jí)低噪聲系統(tǒng)提升近一倍，且全程保持極低強(qiáng)度噪聲——這是首次在單光纖結(jié)構(gòu)中同步實(shí)現(xiàn)寬帶展寬與噪聲抑制，無需拼接多類型光纖或外置脈沖壓縮模塊。

超連續(xù)譜光源的核心價(jià)值在于其兼具高亮度與超寬光譜：普通激光器僅輸出單一或窄帶波長(zhǎng)，而超連續(xù)譜可在單次激發(fā)下覆蓋可見光至中紅外多個(gè)波段，相當(dāng)于將數(shù)十臺(tái)單波長(zhǎng)激光器集成于一個(gè)光源中。這一特性使其成為光學(xué)相干斷層掃描（OCT）、傅里葉變換紅外光譜（FTIR）、痕量氣體檢測(cè)、工業(yè)缺陷識(shí)別等場(chǎng)景的關(guān)鍵部件。但長(zhǎng)期存在一個(gè)根本矛盾：光譜越寬，非線性過程越劇烈，微小輸入波動(dòng)經(jīng)放大后易轉(zhuǎn)化為輸出光強(qiáng)噪聲，導(dǎo)致信噪比下降。此前商用低噪聲系統(tǒng)通常限于0.9–1.7微米范圍，難以有效激發(fā)水汽、甲烷、二氧化碳等關(guān)鍵氣體在2–3微米區(qū)間的特征吸收峰。

DTU團(tuán)隊(duì)突破點(diǎn)在于“熱色散工程”（thermal dispersion engineering）——對(duì)標(biāo)準(zhǔn)光子晶體光纖（PCF）的一段約數(shù)毫米長(zhǎng)區(qū)域進(jìn)行精準(zhǔn)局部加熱，改變其微觀孔結(jié)構(gòu)與材料折射率分布，從而反轉(zhuǎn)該區(qū)段的群速度色散（GVD）符號(hào)。當(dāng)飛秒激光脈沖進(jìn)入該熱處理區(qū)時(shí)，原本在常規(guī)光纖中被拉伸的脈沖被主動(dòng)壓縮，峰值功率瞬時(shí)提升；隨后在光纖剩余未處理段中，更高強(qiáng)度的壓縮脈沖更高效激發(fā)四波混頻、自相位調(diào)制等非線性效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)寬帶光譜展寬。整個(gè)過程在單根光纖內(nèi)完成線性脈沖壓縮+非線性光譜生成，規(guī)避了傳統(tǒng)方案中光纖熔接帶來的插入損耗（典型值0.3–0.5 dB/接點(diǎn)）、軸向?qū)?zhǔn)偏差及機(jī)械穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn)。

為何0.86–2.90微米帶寬對(duì)下游應(yīng)用至關(guān)重要

該光譜范圍直接對(duì)應(yīng)多個(gè)高價(jià)值檢測(cè)窗口：0.86–1.06微米適用于活體視網(wǎng)膜OCT成像；1.2–1.4微米為血紅蛋白與水的弱吸收區(qū)，利于深層組織穿透；而2.0–2.9微米是甲烷（CH?）、一氧化二氮（N?O）、氟化烴類（HFCs）及多種揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）的強(qiáng)吸收指紋區(qū)。例如甲烷在2.33微米處的吸收系數(shù)比近紅外1.65微米處高兩個(gè)數(shù)量級(jí)。這意味著采用新光源的便攜式氣體分析儀可將檢測(cè)限從ppm級(jí)推進(jìn)至ppb級(jí)，且無需低溫冷卻探測(cè)器，降低整機(jī)功耗與體積。

對(duì)中國B2B用戶的三項(xiàng)實(shí)操關(guān)注點(diǎn)

• 采購替代路徑明確：當(dāng)前國內(nèi)科研與工業(yè)用超連續(xù)譜光源主要依賴NKT Photonics（丹麥）、LEUKOS（法國）及Toptica（德國）進(jìn)口，其中低噪聲型號(hào)單價(jià)普遍在12–25萬美元；DTU方案若實(shí)現(xiàn)工程化量產(chǎn)，有望以單光纖模組形式提供核心光源組件，降低系統(tǒng)集成復(fù)雜度，中國光學(xué)儀器廠商可將其嵌入現(xiàn)有光譜分析平臺(tái)，避免整機(jī)進(jìn)口依賴。
• 產(chǎn)線適配需驗(yàn)證關(guān)鍵參數(shù)：該技術(shù)對(duì)泵浦源穩(wěn)定性要求極高——需飛秒光纖激光器（中心波長(zhǎng)1030 nm，重復(fù)頻率80 MHz，脈寬<200 fs），國內(nèi)尚無成熟量產(chǎn)型號(hào)；同時(shí)熱處理光纖的長(zhǎng)期熱循環(huán)可靠性（如-5℃至60℃工況下1000小時(shí)性能漂移）尚未公布，設(shè)備制造商在導(dǎo)入前需重點(diǎn)測(cè)試溫控模塊與封裝工藝。
• 認(rèn)證與出口需注意紅外波段監(jiān)管：2.0–3.0微米屬中紅外激光，歐盟CE認(rèn)證中EN 60825-1:2014將該波段Class 1安全限值設(shè)為0.5 mW（連續(xù)光），而本光源輸出功率達(dá)數(shù)百毫瓦，整機(jī)出口至歐盟必須配置符合IEC 60825-1的自動(dòng)快門與聯(lián)鎖電路，中國出口企業(yè)需提前預(yù)留安規(guī)設(shè)計(jì)空間。

該成果并非僅提升單一光源性能，更指向光纖功能集成的新范式：過去需由分立的啁啾光纖光柵、棱鏡對(duì)、聲光調(diào)制器等組件完成的脈沖整形任務(wù)，未來可通過定制化熱處理光纖一步實(shí)現(xiàn)。DTU團(tuán)隊(duì)已證實(shí)該方法可適配多種基底光纖（如氟化物、硫系玻璃），下一步將探索2.5–5微米波段拓展。對(duì)中國光纖預(yù)制棒廠商而言，這提示了一個(gè)新增長(zhǎng)點(diǎn)——具備可控?zé)嶂挛⒔Y(jié)構(gòu)調(diào)控能力的特種光纖，可能成為高端光譜儀器供應(yīng)鏈中的隱形卡點(diǎn)環(huán)節(jié)。

Zui值得關(guān)注的是熱色散工程的工藝可復(fù)制性：DTU采用的CO?激光局部加熱裝置成本低于5萬美元，且加工精度達(dá)微米級(jí)，國內(nèi)具備飛秒激光加工能力的光纖器件廠（如武漢長(zhǎng)進(jìn)、深圳聯(lián)訊儀器）已具備技術(shù)遷移基礎(chǔ)，若能在2026年內(nèi)完成中試驗(yàn)證，有望在2027年切入國產(chǎn)高端光譜儀配套供應(yīng)鏈。