丹麦孔恩斯林比，2026年8月14日——超连续光源因其发出的大量连续彩虹色光谱而常被称为“白激光”，具有优异的光谱覆盖范围、空间相干性和高亮度。然而，超连续激光器的应用受限于其带宽低和噪声性能差的问题。

一种基于正常色散区泵浦的新一代超连续光源，具备高相干性和低噪声特性，但其光谱带宽有限。

丹麦技术大学（DTU）的研究人员通过将具有异常色散的线性脉冲压缩器集成到正常色散光纤中，解决了这一权衡问题。研究人员仅对光纤的一小段进行修改，便实现了高质量的脉冲压缩。

为实现这一简单改进，研究团队采用了一种名为热色散工程的加热方法。该加热过程改变了光纤的内部特性，使其能够重塑通过光纤的光线。这种光线的重构产生了更短、更强烈的脉冲，同时保持了广泛的光谱分布和高稳定性。

“我们基本上让光纤替我们完成工作，”研究人员安德里亚·阿尔杜因表示，“通过精心调控其特性，我们可以以非常干净且可控的方式提升性能。”

采用这种方法，研究人员几乎将低噪声超连续激光的光谱范围翻倍，创造出一种宽带宽、低噪声的光源，能够探测微弱信号。这种新型超连续光源可用于医学成像、环境传感、对噪声敏感的光谱分析以及其他需要稳定宽带光源的应用领域。

研究人员在不对接续不同光纤的情况下实现了脉冲压缩。通常，不同类型的光纤必须连接在一起以形变和压缩光脉冲，这一过程可能引入损耗、增加复杂性，并降低系统的可靠性。通过在单根全正常色散（ANDi）光纤中，在热暴露条件下控制掺杂物的扩散，团队成功避免了固有损耗，并保持了系统可靠性。当研究人员使用掺杂铥的光纤激光泵浦该光纤时，成功生成了一种覆盖0.86-2.90微米（在2微米处泵浦）的ANDi超连续谱光源，在1.2至2.4微米波段内测得平均相对强度噪声为0.29%。据研究团队称，这是目前在二氧化硅光纤中报道的最宽的ANDi超连续谱光源，其带宽几乎扩大了两倍。

该激光器表现出优异的噪声性能和宽波长覆盖能力，使其有望成为多种应用中的理想光源，包括光学相干断层扫描（OCT）、扫描近场光学显微镜、痕量气体光谱分析、受激发拉曼散射显微镜、二维白光光谱以及多模态显微成像等。

光纤集成的线性脉冲压缩增强了ANDi超连续谱的产生。处理光纤中脉冲时间分布和啁啾的变化。在热处理段，中心区域扩大，色散与原始光纤相反，从而压缩脉冲并增强最终的超连续谱生成效果。 
  

（图片由Arduin等人提供）

“我们所展示的是，可以在不牺牲噪声性能的前提下显著减小光谱宽度，而且仅需一根光纤即可实现，”阿尔杜因说，“噪声是限制灵敏度的因素，也是实际应用中的天然敌人。如果光信号发生波动，就更难检测到微弱的信号。通过将噪声控制在较低水平，这些光源变得更加实用。”

由于新型光源可延伸至红外（IR）波段，这为光谱分析和传感应用带来了更多可能性。许多分子在这一波长范围内具有独特的光学特征，因此该波段成为化学分析和痕量气体检测的重要波长。

从更广泛的角度来看，研究人员认为这项工作可能代表一种全新的光纤设计方法。无需构建日益复杂的光学系统，某些功能可以直接集成到光纤本身中。

“我特别兴奋的是，我们的成果不仅实现了创纪录的性能，而且还采用了一种优雅的技巧，”阿尔杜因说。“这让我这个书呆子感到开心，我们现在正在探索是否可以将同样的方法应用于其他波长和光纤系统。”  

该研究发表在《Optica》（www.doi.org/10.1364/OPTICA.595939）上。

发布于：2026年8月