中红外激光因其在光谱分析、自由空间通信、气体探测、生物医学及国家安全等领域的广泛应用，成为科研界关注的焦点。然而，传统双光栅合束技术在扩展多通道高功率中红外激光系统时面临严峻挑战。随着合束通道数量的增加，对首片大口径、高效率、高波前质量光栅的要求急剧提升，特别是在中红外宽波段条件下，大长宽比光栅的加工难度显著增加，成为制约技术发展的瓶颈。
为突破这一技术瓶颈，一支研究团队创新性地提出了拼接光栅（Jigsaw-grating）光谱合束架构。该方案通过将多个小口径子光栅在等效大口径光栅空间内进行分布式拼接，实现了多路中红外激光的高效合束。这一设计不仅避免了对超大口径单片光栅的依赖，还显著降低了光栅制造的难度，同时提升了多通道合束系统的可扩展性。
在实验验证阶段，研究团队采用自主研制的高效率镀金中红外光栅，成功构建了四通道中红外光参量振荡器（OPO）连续激光光谱合束系统。实验中，四路中心波长位于3.1至3.7微米范围内的OPO激光以50度入射角进入拼接光栅系统，最终实现了50.8瓦的中红外连续激光合束输出。这一成果不仅展示了光栅合束效率高达92.1%，还证明了合束后光束质量保持良好，Mx²和My²值分别为1.76和1.46。
据相关数据表明，该输出功率在目前3至5微米波段中红外激光光谱合束的报道中处于较高水平。这一突破为中红外多通道光谱合束系统从数十瓦向百瓦级扩展提供了新的技术路径，同时也为可见光至太赫兹等多波段高功率激光平台的构建提供了重要参考。
该研究得到了国家自然科学基金、中国科协青年人才托举工程、中国博士后科学基金等项目的支持，为推动中红外激光技术的发展注入了新的动力。
