激光光学发展一周盘点|长春光机所又有重大研究突破!

一个星期就要过去了,这周激光领域有哪些发展呢?光电资讯 为大家整理了相关的内容,请各位光学人看看!

株洲国创轨道科技与中国激光产业社团联盟签署合作协议

8月30日,LMN中国先进激光技术在轨道车辆应用技术大会在株洲召开。此次大会围绕“绿色、高效、智能”核心主题展开,探讨了激光技术在轨道交通制造中的机遇与挑战。并进行了株洲国创轨道科技有限公司与中国激光产业社团联盟战略合作协议的签署。

国创科技总经理李林表示,“株洲国创轨道科技有限公司作为国家轨道交通装备制造业创新中心的建设运营载体,与中国激光产业社团联盟签署战略合作协议,将以务实的合作,与各位携手并肩,架起轨道交通装备制造与先进激光技术深度合作的桥梁,为中国创造赋予新的内涵、贡献国创力量,共同分享全球轨道交通产业发展的盛宴!”

株洲国创轨道科技与中国激光产业社团联盟签署合作协议,代表未来双方将充分发挥各方优势,推动激光技术在轨道交通装备领域的应用,实现优势互补、互惠互利和精诚合作,共同开展新技术推广和应用。

我国固态激光雷达用百瓦级VCSEL光源芯片技术取得突破

激光雷达(LiDAR)技术是业界公认的智能驾驶核心技术。国内近年来在多线激光雷达产业化领域获得了长足的进步,而固态激光雷达方面和国外差距却还不小,关键在于底层研发技术受限,尤其是光源芯片技术。垂直腔面发射激光器(VCSEL)二维面阵在封装方式和光束整形等方面独具优势,十分适合作为全固态激光雷达光源。随着智能驾驶时代的到来,面向未来激光雷达固态化发展趋势,国际知名VCSEL厂商如Trilumina、Princeton Optronics(已被ams收购)、Philips Photonics等公司早已对高功率VCSEL芯片开展产业布局。

近年来,随着基于VCSEL的3D感测技术在iPhone X手机中获得成功应用,VCSEL受到了国内投资人和各大厂商的广泛青睐。然而这类3D感测VCSEL芯片激光功率仅有瓦级水平,探测距离非常近,无法满足智能驾驶用固态激光雷达的应用需求。百瓦级VCSEL芯片及其驱动电路技术门槛非常高,国际上也只有美国、日本等少数高水平研发团队拥有相关核心技术。

据麦姆斯咨询 道,近日,长春光机所高功率半导体激光团队在910nm高功率VCSEL领域取得突破,成功实现面向全固态激光雷达应用的百瓦级VCSEL列阵。该团队张建伟、张星等人采用多列阵平面封装的方式,开发出激光功率高达120W的910nm VCSEL激光列阵模块,该模块输出功率达到100W时所需的工作电流仅为55A,激光列阵重复频率10kHz,脉宽30ns。经过简单的透镜光束整形,在100W输出功率时获得了近高斯形貌的光场分布,相关成果已经发表在光电子领域专业杂志JJAP(Japanese Journal of Applied Physics 57, 100302 (2018))。

左图:百瓦级VCSEL列阵模块功率曲线及实物图,右图:整形后的远场光斑形貌

本次长春光机所在百瓦级VCSEL芯片技术上的突破将推动我国固态激光雷达技术快速发展。面对智能驾驶行业带来的固态激光雷达发展机遇,长光所与复旦大学依托各自优势,联手成立复旦—长光合作基金(项目号:FC2017-002),资助长光所高功率半导体激光团队与复旦大学高功率电子学团队开展深度合作,开发驱动一体化固态激光雷达光源模块,以期早日掌握产业化技术。目前该模块正被小批量用于面阵型固态激光雷达系统探测效果验证。除此之外,长春光机所在2016~2017年间陆续开发出用于测距与成像的808nm/850nm波段VCSEL驱动集成模块系统,脉冲激光功率均可以达到30W以上。

用于远距离探测(左图)及辅助照明(右图)的百瓦级VCSEL列阵模块

由长春光机所与复旦大学高功率电子学团队合作开发

长春光机所高功率半导体激光研发团队创始人为我国著名半导体激光专家王立军院士,目前王院士担任团队学术带头人,现任团队负责人宁永强研究员为中央组织部“万人计划”领军人才、国务院特殊津贴获得者。团队自2002年至今坚持深耕高功率VCSEL领域,在高功率VCSEL领域创造了多个“中国第一”,曾于2004年在国际上首次研制出连续输出功率为1.95W的980nm VCSEL单管芯片,2011年实现国际最高脉冲功率的980nm VCSEL单管(92W)及列阵芯片(210W)。目前已掌握百瓦级高功率VCSEL芯片结构设计、外延制备、工艺流片、封装测试全链条核心技术。

激光气体传感器国产芯片面世

据媒体 道,经过近9年攻关,中科院半导体研究所与北京航星 讯技术股份有限公司联合实验室已成功研发出新一代半导体激光气体传感器国产芯片,并已具备大规模量产条件,目前已制作成激光器。未来航星设计开发的激光气体传感器,可广泛应用于煤炭瓦斯监测、地下管廊气体感知、城市燃气安全保障及消防等诸多领域,助力高危行业的安全监控、预警、以及应对措施的及时采取。

目前掌握激光甲烷气体探测芯片生产制造技术的国家主要是加拿大、美国、日本、挪威等,航星股份实现甲烷激光气体传感器芯片大规模量产,也意味着将实现国产替代进口芯片。随着人们环保意识的不断增强以及各国政府对大气污染防治的重视,为气体传感器的应用创造了巨大的市场机会。随着物联 高速发展,气体传感器在新兴的智能家居、可穿戴设备、智能移动终端等领域的应用突飞猛进,大幅扩展了应用空间,需求量也发生数量级的改变。

反氢激光揭示反物质的新奥秘

反物质粒子具有与正常物质粒子相反的电荷。当物质和反物质的粒子相遇时,它们会相互湮灭。有趣的是,反物质的行为却是类似于普通物质的。

在一项新研究中,瑞士欧洲核子研究组织(CERN)实验室的研究人员研究了反氢原子,以更深入地了解物质和反物质之间的差异。

由反质子和正电子(电子的反物质对应物)组成的反氢原子是氢原子的反物质形式。究人员使用欧洲核子研究中心的ALPHA(反氢激光物理仪器)仪器的反质子减速器,将反质子与正电子结合形成反氢原子。

然后,研究人员在真空中捕获了数百个反氢原子,并使用激光脉冲激发原子,促使它们跳入更高的能量状态。测量这种变化,称为Lyman-alpha转换(Lyman-alpha transition),这是一种常用于天 学研究暗能量的方法。当反氢原子回落到较低能态时,它们会释放出光子,研究人员测量了这些光子,发现这些光子显示反氢排放与正常氢原子的相同。

该实验的首席研究员Takamasa Momose说:“Lyman-alpha转换是常规氢原子中最基本,最重要的转换,而在反氢中捕获相同的转换现象则开辟了反物质科学的新时代!”

据悉,研究人员计划用这种方法来冷却反氢。这将极大地提高反物质实验的测量精度。此外,研究人员也计划使用这种方法来测试反物质和重力之间如何相互作用。

中科院研发新型激光高温湿度传感器

传统的湿度测量方法有干湿球法、冷凝法、湿敏电容、露点法,但会受到风速、温度、测到方便性、测量环境等因素的影响。由中科院半导体研究所开发的基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)湿度传感器,采用非接触式测量,光源线宽窄,有效避免交叉感染,适合复杂工况下的湿度测量。

TDLAS技术测量湿度的优势在于:

一、可靠性高,寿命长。主机的核心器件寿命超过五年,同时探头为无源设计,亦可长期使用,大大降低了后期的维护费用;

二、无需频繁校准。由于采用非接触式测量,核心传感器不受复杂工况干扰,稳定性高;

三、精确度高。TDLAS技术的感湿特性曲线线性度好,线性度R2≥0.999,远高于国家HJ75-2017对准确度的要求;

四、全量程测量。TDLAS技术可以真正做到0-100%RH全量程测量。在低湿情况下,测量下限可以达到1ppmv,高湿情况下,可以稳定的测量接近冷凝饱和100%RH湿度。

TDLAS的核心技术更是达到了国际先进水平,在湿度应用等方面具有重要意义。目前,TDLAS技术已经在环保、工业、气象行业、及军工行业等有了广泛运用。TDLAS技术在国内无人机高空室温测量、 物领域高湿环境监测、数据中心IDC机房湿度监测上也得到了用户的一致好评,其中 物领域的应用填补了国内外市场空白。

锑化物高功率半导体激光器研究取得进展

锑化物半导体激光具有体积小、效率高、电驱动直接发光等优点,可实现1.8μm-4μm的中红外波段激光输出,在红外光电技术、化学气体及危险品监测等领域具有重要应用前景,并可作为中红外光纤激光器的种子源和同带泵浦光源,是中红外激光技术领域的前沿研究热点,

但是由于锑化物半导体材料较低的热导率和高空穴迁移率导致的侧向载流子泄露,使得锑化物半导体激光器效率低、光束质量差、温度稳定性差。

近日,中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研究员佟存柱团队与中国科学院半导体研究所研究员牛智川团队合作,提出了锑化物微脊宽区波导结构,有效抑制了载流子侧向泄露和累积,将1.96μm波长的锑化物激光器最高能量转换效率由9.8%提高到30.5%,连续输出功率超过了1.28W,侧向光束质量改善了36%,阈值、温度特性和电流对远场的影响都得到明显改善,该研究为高亮度锑化物半导体激光器的实现提供了一种可行的技术方案。

河北开发出球形钽金属粉体激光熔化3D打印工艺

2018年8月28日,南极熊了解,最近河北大洲智造科技有限公司完成球形钽金属粉体激光熔化3D打印工艺开发。

河北大洲智造使用华曙高科SLM设备打印钽金属样件相对致密度高达99.3%,拉伸强度大于485MPa,屈服强度大于420MPa,断后延伸率大于18%,综合力学性能远高于钽金属铸造件,接近锻造件。打印多孔样件孔隙率可超过85%。钽金属属于难熔金属,熔点高达2996℃,其3D打印工艺难度大,对粉体性能、激光熔化参数、设备稳定性、铺粉质量、打印精度等要求很高。

目前 道钽金属打印工件致密度低于95%,拉伸强度低于400MPa。大洲智造成为掌握高致密度和高力学性能钽金属SLM打印工艺技术的3D打印企业。

钽金属在工业领域和医疗领域应用广泛。研究和临床应用表明多孔钽金属具有比金属钛和钛合金更好的骨融合和骨传导性能,骨组织长入良好,骨性生物固定优良。大洲智造3D打印高致密度和高力学性能钽金属核心技术将为我国在高端骨科植入物、医疗器械和难熔金属工业部件的发展做出积极贡献。

在2018年6月1日,湖南华曙高科与河北大洲智造在保定大学科技园建立战略合作,签署合作协议,共同建设“复杂结构增材制造国家工程实验室生物医学材料3D打印应用研究分中心”。

大洲智造由毕业于哈佛大学的博士后杨景周教授领衔、海外留学回国精英共同创立的高科技企业,主要开展3D打印新材料、新技术、新产品的研发和产业化工作以及人体组织和器官打印研究,提供面向医疗健康、航空航天、汽车机械、工业设计和 化创意等工业领域的3D打印应用解决方案。

此次华曙高科与大洲智造建立战略合作,共同建设“复杂结构增材制造国家工程实验室生物医学材料3D打印应用研究分中心”,进一步促进增材智造在生物医药领域的产业化发展,通过强强联合,推动增材制造、智能制造和新材料等战略性新兴产业集群在保定市、乃至河北省的落地发展。

英军F-35隐身战机将安装激光炮

据英媒 道,英国皇家空军1亿英镑战机将装备星球大战式激光炮。

F-35“闪电II”隐身战机将是有史以来第一款装备这种未来武器的战机。这意味着英国皇家空军飞行员将能以光速攻击空中和地面目标。

这种被专家声称雷达探测不到的超音速战机将于近期接受测试。英国和美国政府正在斥资数百万英镑,用于研发一款可安装在这种战机上的定向能武器。

此外,英国最近还宣布打算研发和制造一种可以安装在皇家海军军舰上的激光武器。美国科学家已经开始测试流线型机载激光炮塔。

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