中紅外激光在光譜分析、自由空間通信、氣體(ti) 探測、生物醫學和國家安全等領域具有重要應用價(jia) 值。光譜合束技術能夠在保持光束質量的同時實現激光功率和光譜範圍擴展，是突破單束中紅外激光功率限製的重要技術路線。然而，隨著合束通道數增加，傳(chuan) 統雙光柵合束係統對首片大口徑、高效率、高波前質量光柵提出了極高要求，尤其在中紅外寬波段條件下，大長寬比光柵的加工難度顯著提升，成為(wei) 製約多通道高功率合束係統發展的關(guan) 鍵瓶頸。

針對上述問題，研究團隊提出了一種拚接光柵（Jigsaw-grating）光譜合束架構（如圖1所示），通過多個(ge) 小口徑子光柵在等效大口徑光柵空間內(nei) 的分布式拚接，實現多路中紅外激光的高效合束。該方案避免了對超大口徑單片光柵的依賴，可有效降低光柵製造難度，並提升多通道合束係統的可擴展性。在實驗驗證中，研究團隊采用自主研製的高效率鍍金中紅外光柵，構建了四通道中紅外光參量振蕩器（OPO）連續激光光譜合束係統。實驗中，4 路中心波長位於(yu) 3.1-3.7μm範圍內(nei) 的OPO激光以50°入射角進入拚接光柵係統，最終實現50.8W的中紅外連續激光合束輸出，光柵合束效率達到92.1%，合束後光束質量保持良好，Mx²=1.76、My²=1.46。該輸出功率處於(yu) 目前3-5μm波段中紅外激光光譜合束報道結果的較高水平（圖2）。

該研究為(wei) 中紅外多通道光譜合束係統從(cong) 數十瓦向百瓦級擴展提供了新的技術路徑，也為(wei) 可見光至太赫茲(zi) 等多波段高功率激光平台的構建提供了參考。

該工作獲得國家自然科學基金、中國科協青年人才托舉(ju) 工程、中國博士後科學基金等項目支持。