单光源分身术：国产可调谐窄线宽多波长激光芯片问世

单光源分身术：国产可调谐窄线宽多波长激光芯片问世

精准可控、集成度高，开启激光技术新纪元

2025年 | 激光每日说

近日，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所成功研发「基于注入锁定的可调谐窄线宽多波长激光器」，并已获国家发明专利授权（CN120453835A）。这款激光芯片突破传统多光源设计瓶颈，实现单光源输出多波长、窄线宽、高稳定激光，技术水平国际先进，具备广阔市场前景。

🔍 技术核心：单光源如何实现"分身术"？

创新架构：分光+移频+锁定

• 单一光源

  ：采用DFB单模激光器作为核心光源，输出纯净光信号

• 智能分光

  ：通过分光器将一束光分为多路子光束

• 精准调频

  ：每路光经由光声移频器进行频率调节，实现10MHz-上百GHz精确间隔

• 线宽压缩

  ：利用微环谐振器与光源形成注入锁定，显著压缩线宽

全芯片集成：把复杂系统装进微型芯片

• 高度集成

  ：光源、分光器、移频器、微环、耦合器、放大器等全部集成在同一芯片

• 先进材料

  ：采用铌酸锂作为波导材料，具备优异电光特性

• 智能调控

  ：每个元件配备电极，通过电压实现精准电调谐

激光芯片集成示意图

📊 技术对比：新一代激光器如何"碾压"传统方案？

传统多波长系统就像用多个不同的手电筒拼凑彩光，而本专利技术则像用一个智能手电筒通过"棱镜"分光并精准调色。

🚀 性能优势：为什么这项技术令人振奋？

🔬 线宽压缩

通过注入锁定技术，实现kHz级超窄线宽

🔄 智能反馈

闭环控制系统，自动补偿环境干扰

🎛️ 电控调谐

电压调节波长，无需机械部件

📦 全片集成

单片集成设计，体积缩小数十倍

窄线宽——精度提升一个数量级

通过微环注入锁定技术，有效压缩激光线宽，为高精度测量与传感提供可能。"就像从'粗铅笔'变成了'锐利的手术刀'，分辨能力大幅提升。"

高稳定性——智能抵御环境干扰

独创的闭环反馈系统能够实时监测每个微环共振频率，自动补偿温度漂移等环境影响，确保长期稳定运行。

🌐 应用前景：赋能多个重要领域

多波长激光在光通信中的应用示意图

多波长激光在光通信中的应用示意图

光通信：数据中心"高速公路"扩容

• 应用价值

  ：适用于密集波分复用系统，大幅提升单光纤传输容量

• 市场前景

  ：随着5G/6G与东数西算工程推进，高端光模块需求持续增长

激光雷达：为自动驾驶装上"彩色视觉"

• 技术优势

  ：多波长输出让LiDAR能同时进行多维度探测

• 场景价值

  ："如同为自动驾驶汽车提供了分辨颜色能力，能更准确识别行人、车辆与障碍物"

🇨🇳 战略意义：打破垄断，自主可控的光芯片核心

在欧美长期主导高端光子芯片的背景下，该技术的成功研发具有重大战略意义：

• 技术自主

  ：从铌酸锂材料制备到芯片设计、封装，实现全链路国产化

• 产业安全

  ：为国内5G/6G基站、数据中心光模块、国防光电系统提供了不受出口管制的高性能激光核心

• 标准制定

  ：有望在未来参与甚至主导国际集成光子技术标准，抢占产业制高点

📈 市场前景：百亿市场的大门已经开启

• 光通信市场

  ：预计2025年全球高速光模块市场规模超150亿美元

• 激光雷达

  ：2024年车载激光雷达市场增速超50%

• 国家战略

  ：光子产业被列入"十四五"国家战略性新兴产业发展规划

"该设计思路巧妙地将注入锁定与声光移频相结合，在单一架构上同时实现了高密度波长产生与极窄线宽，是集成光子学领域一个标志性进展。更重要的是，它展现了中国在高端光子芯片领域的设计与制造能力，为后续产业生态建设奠定了坚实基础。"

—— 光子技术领域资深专家

产业化进展

目前，研究团队正积极推动与国内头部光通信企业的产研合作，加速实现从实验室样品到商业产品的跨越。 已有多个下游厂商表达合作意向，预计2-3年内可实现小批量投产。

💎 结语

这款基于注入锁定的可调谐窄线宽多波长激光器，不仅是一款技术领先的产品，更是中国在高端光子集成领域创新能力的集中体现。它用一颗芯片的尺寸，实现了传统需要多个激光器才能完成的功能，真正做到了"小而精、精而强"。

随着产业化进程的推进，这项技术有望在未来的全球光电子产业竞争中，成为一项关键的 "中国制式"技术，从"跟跑"到"并跑"，最终实现"领跑"。