■ 交付对象：某新型研究型大学超快激光与强场物理方向课题组 ■ 交付产品：HELIOS-40W-HP 飞秒主机（含单发-100 kHz 选单）+ HYPERION-G-HE 多通池 MPC 非线性脉冲压缩器 ■ 研究用途：少周期飞秒脉冲产生、高平均功率高次谐波（HHG）驱动、超快强场物理、真空紫外（VUV）光源开发 ■ 实测亮点：主机 43.8 W / 100 kHz / 217.5 fs / 0.03 % RMS@24 h / 0.908 µrad；MPC 输出 380 µJ / 36.2 fs / 38 W 高平均功率、6× 压缩比、95 % 传输效率、10.5 GW 峰值功率、0.064 % RMS@24 h 01 高重频 + 高平均功率 —— 少周期飞秒的下一步 过去十年，工业 Yb 飞秒激光完成了「更稳」的里程碑——把功率稳定性推到亚千分之一 RMS 量级。而下一个十年的主题，正在从「更稳」向两个方向同时演进：一是「更短」（少周期脉冲，sub-50 fs 甚至 sub-10 fs）；二是「更高重频 + 更高平均功率」——把毫焦级 mJ 泵浦搬到 100 kHz、甚至 MHz 重频上。 为什么这两个方向同时重要？因为下一代超快物理前沿——高次谐波（HHG）产生的极紫外（EUV）光源、真空紫外（VUV）飞秒光源、阿秒条纹相机、时间分辨光电子能谱（TR-ARPES）——几乎都要求驱动脉冲同时满足三个条件：脉宽 < 50 fs（接近少周期）、单脉冲峰值功率 > 5 GW、平均功率 > 20 W 以支撑高统计信号采集。100 kHz 高重频比传统 1 – 10 kHz 提升了 10 – 100 倍的实验统计效率——原本需要一整周积累才能覆盖的参数扫描，可以压缩到一天完成。 但 Yb 激光介质的增益带宽（5 – 10 THz）注定它直接出光的脉宽在 200 fs 附近。要跨过这道物理墙，多通池（Multi-Pass Cell, MPC）非线性脉冲压缩已成为业内共识的最佳方案：一只充惰性气体的反射式谐振腔，让飞秒脉冲在几十次往返中累积自相位调制（SPM），把光谱展宽 5 – 10 倍；再配合啁啾镜组做反常色散补偿，把展宽脉冲压缩到接近变换极限。低损耗、高功率承载、几乎不引入新噪声、保持高斯模式——这正是超快激光课题组升级实验台最紧缺的「最后一公里」。 02 成功交付：40 W 高平均功率 MPC 6× 压缩至 36 fs 近期，镱镭飞秒为某新型研究型大学超快激光与强场物理方向课题组成功交付了一套完整的高平均功率飞秒少周期脉冲源系统 —— HELIOS-40W-HP 飞秒主机（编号 YLM241002001）+ HYPERION-G-HE 多通池（MPC）非线性脉冲压缩器（编号 YLM231102-003）。该课题组长期从事高次谐波产生、真空紫外（VUV）与极紫外（EUV）飞秒光源开发、超快强场物理等方向的研究工作，对驱动脉冲的「脉宽 - 峰值功率 - 平均功率 - 重频」四维度都提出了极高要求。 客户类型 某新型研究型大学超快激光与强场物理方向课题组，长期从事高次谐波产生（HHG）与 EUV/VUV 相干光源开发、少周期飞秒脉冲技术、阿秒物理与强场物理前沿实验研究。 交付内容 ■ HELIOS-40W-HP 飞秒主机：1030 nm Yb 全固态激光器，含「单发-100 kHz」脉冲选单模块，100 kHz 主工作点 43.8 W / 438 µJ / 217.5 fs； ■ HYPERION-G-HE 多通池 MPC 非线性脉冲压缩器：Herriott 型反射式腔型，惰性气体工作介质，配套啁啾镜组 GDD 补偿； ■ 配套：光斑近场 + 远场监视模块、出口连续衰减、激光防护与互锁、一体化工控远程控制平台； ■ 接口：MPC 出口直接对接客户下游 HHG / VUV 光路。 覆盖的核心研究方向 ■ 高次谐波产生（HHG）与 EUV/VUV 相干光源：sub-50 fs / 数十 GW 峰值 / 100 kHz 高重频驱动是新一代高通量 EUV 光源的标准配置； ■ 阿秒脉冲产生与超快强场物理：少周期驱动 + 100 kHz 提供阿秒条纹相机所需的高时间分辨与高统计； ■ 时间分辨光电子能谱（TR-ARPES / TR-PEEM）：100 kHz 高重频显著缩短数据采集时间； ■ 固体高谐波（sHHG）与非线性频率转换链路升级； 后续可扩展：DFG 中红外延伸、少周期 sub-10 fs 级压缩。 03 为什么选了镱镭飞秒？ 在采购前，课题组系统比对了多家 40 W 级 Yb 飞秒主机 + 高功率 MPC 后压缩组合方案。最终选择镱镭飞秒，原因有四： ■ 少数具备「40 W 级 100 kHz Yb 飞秒主机（HELIOS-40W-HP）+ 100 kHz mJ-µJ 级 MPC（HYPERION-G-HE）」全链路标准化产品线的厂家；一次采购、一家交付，避免多厂拼装的接口与售后死角； ■ 主机三项核心指标处于业内第一梯队：24 h 功率稳定性 0.03 % RMS、24 h 指向稳定性 0.908 µrad、M² @ 100 kHz 为 1.059 / 1.069 接近衍射极限——这些指标是同档次进口 100 kHz Yb 主机也少见的表现； ■ MPC 出厂三项核心指标明显超规格：总传输效率 95 %（规格 > 90 %）、输出脉宽 36.2 fs（规格 < 35 fs 达标）、功率稳定性 0.064 % RMS @ 24 h（业内主流 MPC 通常 0.2 – 0.5 % 量级）； ■ 现场定制化能力：气体气压、啁啾镜组补偿曲线、出口衰减档位、远场监视位置全部按课题组实验台条件逐项标定。 04 【硬指标】 HELIOS-40W-HP 飞秒主机 *此图为 HELIOS-40W-HP 最新样机效果 HELIOS-40W-HP 采用 Yb 全固态 CPA 架构（再生放大 + 多通放大 + 单发-100 kHz 脉冲选单），直接二极管抽运。出厂报告（编号 YLM241002001）覆盖 100 kHz 与 1 MHz 双工作点，实测参数如下表。100 kHz 主工作点用于驱动 MPC 后压缩（438 µJ 单脉冲进入 MPC）；1 MHz 用于高统计快扫、TR-ARPES 与 PEEM 类采集密集型实验。 *主机 100 kHz 输出光谱：中心波长 1034.9 nm 100 kHz 主工作点下 HELIOS-40W-HP 输出光谱中心波长 1034.9 nm，谱型近对称高斯，无明显模式拍频或边带结构。1 MHz 工作点光谱中心稳定在 1035.3 nm——两档工作点之间的中心波长偏移 < 0.5 nm，说明放大链路种子源、多程放大、选单模块协同良好。下方光谱图清晰展示了 100 kHz 主工作点的输出光谱形态（YOKOGAWA AQ6370B 高分辨率光谱仪测量）。 图 1 ｜HELIOS-40W-HP 100 kHz 主工作点输出光谱 · 中心波长 1034.9 nm（YOKOGAWA AQ6370B） *主机 100 kHz 自相关脉宽：217.5 fs 100 kHz 主工作点自相关脉宽 217.5 fs（FWHM），1 MHz 下略微展宽至 226.2 fs（Yb 放大链路在高重频下的热平衡典型行为）。217.5 fs 落在 MPC 泵浦的最佳窗口——注入 MPC 前色散位置精确设定在 23.9 mm，为后端 SPM 展宽提供充足的相互作用长度。下方自相关图展示了 100 kHz 主工作点的脉宽包络（PulseCheck NX S09706 自相关仪测量）。 图 2 ｜HELIOS-40W-HP 100 kHz 主工作点自相关脉宽 · 217.5 fs FWHM（PulseCheck NX S09706） *主机 24 h 长时功率稳定性：0.03 % RMS 在 1 MHz 工作点 44.62 W 平均功率下连续 24 小时烤机（前 1 小时热机），功率稳定性 0.03 % RMS（PM USB PM150-50C 功率计）——这是 40 W 级 Yb 飞秒平台中的顶级指标，比同档进口标杆通常好一个量级。0.03 % RMS 的稳定性透传到 MPC 输出端仍能保持 < 0.1 % RMS，为下游 HHG 长时扫描实验提供了「基线噪声可忽略」的工程基础。下方曲线在 24 小时窗口内几乎平直、整段无可见热漂移。 图 3 ｜HELIOS-40W-HP 1 MHz 工作点 24 h 长时功率稳定性 · 平均 44.62 W · RMS = 0.03 %（PM USB PM150-50C 0610A12R） *主机 24 h 指向稳定性：0.908 µrad 在 F = 500 mm 透镜聚焦下连续监测 24 小时，质心 RMS = 0.454 µm，对应远场指向稳定性 0.908 µrad——达到亚 µrad 级的顶级水准。对下游 MPC 而言，泵浦光指向漂移直接决定 Herriott 腔内的能量沉积位置分布——0.9 µrad 意味着 MPC 内部作用体积完全稳定，输出脉宽与光斑不会因主机漂移而漂移。下方曲线展示了 24 小时窗口内 X / Y 方向质心位置随时间的演化（LT-500-VIS-NIR-HQ 光斑分析仪）。 图 4 ｜HELIOS-40W-HP 24 h 指向稳定性 · F=500 mm 聚焦 · 质心 RMS = 0.454 µm · 0.908 µrad（LT-500-VIS-NIR-HQ） HYPERION-G-HE 多通池 MPC *此图为 HYPERION-G-HE 最新样机效果 *HYPERION-G-HE 多通池 MPC：6× 压缩、95 % 传输效率 HYPERION-G-HE 采用 Herriott 型反射式多通池架构，腔内充惰性气体作为非线性介质，配合定制啁啾镜组完成 GDD 补偿。出厂报告（编号 YLM231102-003）显示完整的输入-输出对比： ■ 注入端：40 W / 400 µJ / 217.5 fs @ 100 kHz（占主机输出 90.9 %，输入 −10 dB 光谱带宽 15 nm）； ■ 出口端：38 W / 380 µJ / 36.2 fs @ 100 kHz（输出 −10 dB 光谱带宽 83 nm）； ■ 压缩比 6.0 ×、总传输效率 95 %、光谱展宽 5.5 ×； ■ 峰值功率：输入端 400 µJ / 217.5 fs ≈ 1.84 GW，输出端 380 µJ / 36.2 fs ≈ 10.5 GW —— 峰值功率增益约 5.7 ×，是「同一能量预算下的免费增益」。 *MPC 输入 / 输出光谱：15 nm → 83 nm（5.5× 展宽） 1030 nm 注入光原始 −10 dB 光谱带宽 15 nm；经 MPC 内部气体自相位调制（SPM）展宽后，出口 −10 dB 带宽达 83 nm，为 36 fs 输出脉宽提供了充足的傅里叶变换带宽。下方光谱图清晰展示了 MPC 前后的光谱对比——展宽后光谱呈现典型 SPM 特征的多峰调制结构，覆盖 1000 – 1080 nm 宽谱段（瑆创 L/300-1100-RAPI220605 光谱仪测量）。 图 5 ｜HYPERION-G-HE MPC 输入 / 输出光谱对比 · 输入 -10 dB 带宽 15 nm → 输出 -10 dB 带宽 83 nm（瑆创 L/300-1100） *MPC 输入 / 输出脉宽：217.5 fs → 36.2 fs（6× 压缩） MPC 出口实测输出脉宽 36.2 fs（PulseCheck-S11030 自相关仪 · Sech² 拟合）。相对于注入端 217.5 fs / 400 µJ 的输入脉冲，压缩比 6.0 × —— 刚好踏过 sub-40 fs 门槛，进入少周期飞秒源的工程区间。下方自相关图并列展示了 MPC 前后的脉宽包络对比，其中 36.2 fs 的输出脉冲在时域上呈现清晰的窄峰结构（PulseCheck-S11030 自相关仪测量）。 图 6 ｜HYPERION-G-HE MPC 输入（217.5 fs）与输出（36.2 fs）自相关脉宽对比 · 6× 压缩比（PulseCheck-S11030） *MPC 24 h 长时功率稳定性：0.064 % RMS 在 38 W 平均功率下连续 24 小时烤机，MPC 输出功率稳定性 0.064 % RMS（PM USB PM150-50C 功率计）—— 这是 100 kHz / 40 W 级 MPC 输出的顶级指标，是业内典型 0.2 – 0.5 % RMS MPC 输出的 3 – 8 倍水平。0.064 % RMS 意味着：MPC 输出端可以直接作为 HHG 长时扫描实验的驱动源，不需要引入主动稳功率反馈。下方曲线在 24 小时窗口内几乎平直。 图 7 ｜HYPERION-G-HE MPC 24 h 长时功率稳定性 · 平均 38 W · RMS = 0.064 %（PM USB PM150-50C 0610A12R） *MPC 24 h 指向稳定性：6.79 µrad 在 F = 450 mm 透镜聚焦下连续监测 24 小时，MPC 出口质心 RMS = 3.05 µm，对应远场指向稳定性 6.79 µrad。对下游 HHG 实验而言，MPC 出口指向的稳定性直接决定聚焦到气体靶的位置一致性——6.79 µrad 意味着 HHG 谐波信号的空间稳定性有充分保证。下方曲线展示了 MPC 出口 X / Y 方向质心位置随时间的演化（Dataray-WinCamD-LCM 光斑分析仪）。 图 8 ｜HYPERION-G-HE MPC 24 h 指向稳定性 · F=450 mm 聚焦 · 质心 RMS = 3.05 µm · 6.79 µrad（Dataray-WinCamD-LCM） 05 客户怎么说？ 作为长期从事高次谐波产生（HHG）与 EUV 相干光源开发的课题组，我们对驱动源的「脉宽 × 峰值功率 × 平均功率 × 重频」四维度都有近乎极致的要求。100 kHz 高重频 + mJ 级单脉冲能量 + sub-40 fs 脉宽，这一组合过去几乎只能拼装进口方案，货期普遍在 12 – 18 个月起步。系统比选时我们最看重的是「主机 + MPC 全链路一家厂商交付、且核心指标达到国际同档水平」，镱镭是极少数能做到这一点的厂家。 实测数据让我们非常意外。主机 24 h 稳定性 0.03 % RMS + 0.908 µrad 指向稳定性——这个组合已经明显好于我们上一台进口标杆；MPC 出厂 6× 压缩到 36.2 fs、传输效率 95 %、24 h 稳定性 0.064 % RMS——三项指标全部超过规格，且 0.064 % RMS 的 MPC 长时稳定性在业内是我们能查到的最好水平之一。峰值功率从 1.84 GW 提到 10.5 GW，这是「同一能量预算下的免费增益」，对我们的 HHG 实验意义非常大。 镱镭的现场调试与售后响应也非常到位。MPC 气压、啁啾镜组补偿曲线、出口衰减、光斑监视位置全部按我们实验台的实际条件定制，从到货到联调出光只用了几天时间；主机 100 kHz + 1 MHz 双工作点让我们能同时做「100 kHz 高峰值 HHG」和「1 MHz 高统计快扫」两类实验。性价比、交期、可定制性、平台扩展性四者兼得，后续我们还计划采购 OPA 与 DFG 模块延伸波段，希望镱镭在「主机 + MPC + OPA + DFG」全链路上继续与我们配合。 —— 本项目客户课题组负责人 此次面向超快激光与强场物理课题组的成功交付，是镱镭飞秒「HELIOS + HYPERION-G-HE MPC」平台在「40 W 高平均功率 + 100 kHz 高重频 + 少周期脉冲」应用场景下的又一标杆案例。从主机 0.03 % RMS 的顶级稳定性，到 MPC 95 % 的传输效率、6× 的压缩比、0.064 % RMS 的输出稳定性——每一项关键指标都表明：Yb 高功率激光 + MPC 后压缩全链路组合，已经能在 100 kHz 高重频、少周期、10 GW 峰值功率下稳定输出，正是新一代 EUV / HHG / 阿秒光源所需的基础驱动器。 我们一直认为，「主机 + MPC」不是简单的「上下游拼接」，而是能量、稳定性、光斑、色散补偿在整条链路上系统性协同的工程结果。主机端 0.03 % RMS 的稳定性完整透传到 MPC 输出端 0.064 % RMS，从物理链路上直接压低 HHG 长时扫描的基线噪声；100 kHz 高重频将传统 1 – 10 kHz 系统的数据采集时间压缩到 1/10 – 1/100。随着 Yb 平台向 100 W、200 W 级平均功率持续演进，「40 W 少周期 100 kHz」这一档产品将从今天的标杆案例演变为更多超快激光课题组可以企及的标准配置。 如果你正在筹建 少周期飞秒 / HHG / EUV / VUV / 阿秒 / 强场物理 / TR-ARPES 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。如果你正在筹建TA / 泵浦-探测 / 钙钛矿光物理 / 有机光伏 / 二维材料超快 / UV 深紫外光谱实验台，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。
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