13 大功率塑封脈沖半導體激光器

【技術開發(fā)單位】 中國電子科技集團公司十三所石家莊麥特達電子科技有限公司

【技術概述】 PL900-25W75-M型脈沖激光二極管是目前工業(yè)激光測距中采用的最先進技術，并在現(xiàn)階段逐漸成為主流技術，廣泛應用于無人駕駛用車載激光雷達，危險、特殊環(huán)境下測距，以及電力、機械、狩獵、高爾夫球場、旅游觀光等。

本項目產(chǎn)品采用隧道結級聯(lián)技術在材料外延過程中堆疊多個發(fā)光區(qū)，實現(xiàn)在較小的空間內(nèi)實現(xiàn)多個發(fā)光區(qū)發(fā)射激光，成倍的提高半導體激光二極管單位面積的光功率，選擇機械強度高、收縮率小、透光性好以及熱變形溫度高的環(huán)氧樹脂材料，通過優(yōu)化膠的混合、固化以及烘烤等工藝，得到理想的膠體固化物，保證激光二極管的芯片、鍵合線和膠體固化物之間較小的熱膨脹差異，不會因為膨脹系數(shù)的差異而影響可靠工作，采用熱導率(398 W/(m·K))較好的無氧銅材料制作激光二極管的支架，同時合理地設計支架的形狀以保證具有更大的散熱面積。

【技術指標】 該產(chǎn)品實現(xiàn)了在小體積(塑封、φ5 mm)封裝下，工作電流≤10 A，占空比為0.1%、脈寬100 ns的條件下實現(xiàn)峰值功率≥25 W，同時，發(fā)光區(qū)尺寸75 μm×1 μm，達到國際先進水平。在額定電流下，高溫(55 ℃±3 ℃)工作時輻射功率與常溫(25 ℃±3 ℃)工作時相比變化量≤10%；在額定電流下，低溫(-40 ℃±3 ℃)工作時輻射功率與常溫(25 ℃±3 ℃)工作時相比變化量≤10%。

【技術特點】 為實現(xiàn)單個管芯具有較高的輸出光功率，采用隧道結級聯(lián)技術在材料外延過程中堆疊多個發(fā)光區(qū)，實現(xiàn)在較小的空間內(nèi)實現(xiàn)多個發(fā)光區(qū)發(fā)射激光，成倍的提高半導體激光二極管單位面積的光功率。

【先進程度】 國內(nèi)領先

【技術狀態(tài)】 批量生產(chǎn)、成熟應用階段

【適用范圍】 廣泛應用于無人駕駛用車載激光雷達，危險、特殊環(huán)境下測距，以及電力、機械、狩獵、高爾夫球場、旅游觀光等。

【專利狀態(tài)】 實用新型專利。

【合作方式】

1)投資需求。尋求投資擴大產(chǎn)能，大功率塑封激光器生產(chǎn)線產(chǎn)能達到10萬支/a，資金需求200萬元，實施周期36個月。

2)合作研發(fā)。與激光雷達，激光測距，激光傳感測繪以及汽車自動駕駛、無人駕駛、無人機等上下游廠商及控股股東展開合作，共同開展系統(tǒng)研發(fā)激光測繪雷達系統(tǒng)。

3)技術服務。與各省市高新區(qū)合作建設“無人駕駛車載激光雷達”示范工程、無人機激光地理信息測繪等示范工程。

【預期效益】 目前，脈沖激光測距在國內(nèi)市場的需求量約50萬支/a，市場價30元/支以上，僅此一項年市場銷量就可達到1 500萬元以上。除激光測距行業(yè)應用外自主機器人和無人駕駛是未來迅猛發(fā)展的高科技產(chǎn)業(yè)，而激光雷達則是自主機器人和無人駕駛的必不可少的組成部分，據(jù)預計，到2020年將達到千億規(guī)模，具有非常廣闊的市場前景和社會效益。

【聯(lián)系方式】

聯(lián)系人：任 浩

電 話：0311-83933240/13933800633

14 激光照明技術

【技術開發(fā)單位】 中國航空工業(yè)集團公司上海航空電器有限公司

【技術概述】 本技術采用激光二極管(LD)、熒光陶瓷作為核心發(fā)光部件，利用波長為445～455 nm的大功率藍光LD激發(fā)熒光陶瓷，結合光機電一體化設計，很好地實現(xiàn)了高亮度、大范圍白光照明。

本公司在精密光機組件、熒光陶瓷技術、光色穩(wěn)定驅(qū)動控制、光生物安全等方面開展了深入研究，積累了豐富的經(jīng)驗。針對照明適配、透射式光路、反射式光路的特點，研究了YAG基熒光陶瓷的制備工藝、光譜特性、淬滅特性等關鍵技術，建立了熒光陶瓷照明應用基礎數(shù)據(jù)庫，并獲得了滿足激光照明要求的熒光陶瓷。針對光學系統(tǒng)開展了高性能離軸非球面光路設計與仿真、偏振激光散射/反射特性、光學元件高精度定位技術等方面的研究，實現(xiàn)了符合特定應用要求的高效配光。公司在熒光陶瓷、光機、散熱、驅(qū)動控制等方面技術成果的基礎上，研制了一系列激光照明產(chǎn)品，成功應用于防務市場。

【技術指標】

1)藍色激光二極管輸出峰值波長：445～455 nm；2)出射光色：航空白；3)光束角：≤4 ℃；4)功耗：≤1 400 W；5)光通量：≥35 000 lm；6)最大光強：≥15 000 000 cd；7)照度：≥15 Lux @1 km；8)啟動時間：≤1 s；9)壽命：≥20 000 h。

【技術特點】 公司采用藍色激光二極管激發(fā)熒光陶瓷實現(xiàn)白光的激光照明技術，該方案具有量子效率高、光路簡捷、可靠性高、功耗低等優(yōu)點。相對于LED照明，激光照明具備以下幾點優(yōu)勢：1)發(fā)光面積更小；2)光效比LED更高，更節(jié)能；3)照射距離更遠；4)體積更小、結構更緊湊等，技術優(yōu)勢明顯。

【先進程度】 國內(nèi)領先

【技術狀態(tài)】 試生產(chǎn)、應用開發(fā)階段

【適用范圍】 該技術主要面向照明領域，基于激光照明亮度高、照射距離遠等技術優(yōu)勢，可以在同等功耗下顯著提升光照強度，激光照明產(chǎn)品在民用領域市場具備很強的競爭力和廣泛的應用前景，其應用領域包括但不限于：1)航空防務、非航防務領域；2)警用裝備、搜索救援等領域；3)通用航空領域；4)船用領域；5)軌道交通領域地鐵、高鐵列車；6)汽車領域。

【專利狀態(tài)】 已授權專利2項，已受理專利1項。

【合作方式】 合作開發(fā)

1)投資需求。尋求投資擴大產(chǎn)能，建設熒光陶瓷研制與生產(chǎn)條件以及光學與機械精密加工和測試評估環(huán)境，預計需投入的資金31 200萬元，稅后投資回收期為6.57年，所得稅后內(nèi)部報酬率為24.05%。

2)合作研發(fā)。與光電檢測及控制系統(tǒng)、熒光材料原料等廠商及科研院所展開合作，針對激光照明的光生物安全、精密光機組件及熒光材料等課題進行合作研發(fā)。

【預期效益】 公司為國內(nèi)航空領域傳統(tǒng)優(yōu)勢企業(yè)，公司現(xiàn)有的EL及LED光源加綜合數(shù)字智能控制技術組合，先進程度及集成度與國際主流廠商，如Honeywell、Page公司相當。多年照明系統(tǒng)成功配套經(jīng)驗，涉及國內(nèi)幾乎所有的飛機項目，占據(jù)國內(nèi)約80%的市場份額。

公司作為國內(nèi)防務領域最早掌握激光照明核心技術的廠商，技術水平處于國內(nèi)絕對領先。基于現(xiàn)有的防務照明業(yè)務基礎，2017年將實現(xiàn)激光照明產(chǎn)品配套航空防務領域。2018年基于航空防務領域向邊防、兵器、船舶、警用等其它防務領域拓展，項目預計2020年在防務激光照明領域市占率可達70%以上。同時，2018年基于航空防務領域向通用航空領域拓展，預計2020年可實現(xiàn)國產(chǎn)通航市占率50%以上。

2019年向軌道交通、民用船舶、汽車大燈等領域拓展。在汽車領域，公司控股子公司已作為一級供應商進入大眾、通用、江淮、一汽重卡、陜汽重卡的供應商體系。第一步在特種汽車和后裝市場進行產(chǎn)品投放，并利用成熟配套關系爭取進入自主品牌車廠如江淮；第二步爭取上汽通用或上海大眾的項目定點。

【聯(lián)系方式】

聯(lián)系人：曾慶兵

電 話：021-61867501/13795474541

15 光纖聲光移頻調(diào)制器

【技術開發(fā)單位】 中國電子科技集團公司第二十六研究所

【技術概述】 光纖聲光移頻調(diào)制器是利用聲光互作用原理設計的一類光電子器件。光纖聲光移頻調(diào)制器可以實現(xiàn)光束在時間上控制或空間上切換，對光束進行調(diào)制、移頻等，適用于光網(wǎng)絡中的許多應用場合，是光纖激光器、光通信、光纖水聽器、光纖制導導彈、激光測風雷達、光信息處理、光計算機等光信息系統(tǒng)的關鍵器件。

光纖聲光移頻調(diào)制器主要由器件和驅(qū)動電路兩部分組成：器件主要由阻抗匹配網(wǎng)絡、聲光晶體、光纖耦合系統(tǒng)及輸入、輸出光纖等組成；驅(qū)動電路主要由控制電路、振蕩電路、功率放大等組成，光纖聲光移頻調(diào)制器結構如圖1所示。

圖1 光纖聲光移頻調(diào)制器結構

驅(qū)動電路輸出電信號作用在壓電換能器上，激發(fā)超聲波進入聲光互作用介質(zhì)，在聲光介質(zhì)中產(chǎn)生折射率光柵，入射光經(jīng)過光纖準直器準直后進入聲光介質(zhì)時發(fā)生衍射，再通過輸出端光纖準直器將衍射光耦合進光纖。控制驅(qū)動電路輸出射頻信號的幅度就可以控制衍射光的光強，達到對激光光強進行調(diào)制的目的。

【技術指標】

1)工作波長：1 064/1 550 nm；2)插入損耗：≤4 dB；3)消光比：>40 dB；4)移頻頻率：25～150 MHz(可選)；5)偏振消光比：>18 dB(可選)；6)光脈沖上升時間：10～100 ns(可選)；7)頻率穩(wěn)定度：優(yōu)于頻率×107。

【技術特點】 插入損耗低、消光比高、響應時間快、頻率穩(wěn)定度高

【先進程度】 國際先進

【技術狀態(tài)】 批量生產(chǎn)、成熟應用階段

【適用范圍】

1)光纖激光器調(diào)Q。與傳統(tǒng)的固體激光器相比，光纖激光器以體積小，壽命長，易于系統(tǒng)集成，在高溫高壓，高震動，高沖擊的惡劣環(huán)境中皆可正常運轉(zhuǎn)，其輸出光譜具有更高的可調(diào)諧性和選擇性等優(yōu)點被認為是有可能全面替代固體激光器的新一代產(chǎn)品。光纖聲光移頻調(diào)制器是用于光纖激光器系統(tǒng)中起調(diào)Q作用的一種器件，可以使激光器輸出高峰值功率、窄脈沖、高重頻的激光，它實現(xiàn)了連續(xù)激光的脈沖工作，在激光雷達、激光測距、激光干擾、激光精確制導等光電對抗系統(tǒng)中具有非常重要的意義。

2)光纖水聽器。光纖水聽器是利用光纖技術探測水下聲波的器件。它的問世開創(chuàng)了水下測聲的新途徑，既可做成無方向的高靈敏度測聲器件，又可做成陣列結構構成方向性測聲器件。用光纖水聽器取代傳統(tǒng)的壓電陶瓷水聽器已成為一種趨勢。光纖聲光移頻調(diào)制器是大型光纖水聽器陣列或其他光纖傳感器陣列系統(tǒng)所必須的關鍵器件，作用是對光纖水聽器陣列所用的激光源進行脈沖調(diào)制，實現(xiàn)陣列內(nèi)各單元信號之間在時間上不重疊達到陣列的時分復用目的，也就保證了用2根光纖就能引導含幾十個、上百個光纖水聽器單元的陣列。

3)激光相干探測。光纖聲光移頻調(diào)制器具有天然的移頻功能，利用其移頻功能可以很方便地實現(xiàn)激光相干探測，從而準確計算出運動對象的特征，可廣泛應用于激光測風雷達、激光測距等領域。光纖聲光移頻調(diào)制器在相干探測中的應用可以通過圖2進行說明。

圖2 光纖聲光移頻調(diào)制器在相干探測中的應用

光源產(chǎn)生的激光經(jīng)一個1×2光纖分路器分成兩路，一路接光纖聲光調(diào)制器產(chǎn)生固定頻移f1，另一路作為探測端，探測運動對象，產(chǎn)生多普勒頻移f2，2路信號經(jīng)耦合器產(chǎn)生干涉拍頻，經(jīng)探測器在頻譜儀上即可分辨出頻移量的大小Δf，從而確定運動對象的運動特征。

【獲獎情況】 光纖聲光調(diào)制器獲2011年集團科技進步一等獎，國防科技進步三等獎；光纖聲光移頻器獲2014年集團科技進步三等獎。

【專利狀態(tài)】 獲得專利11項

【合作方式】 合作開發(fā)

1)投資需求。尋求投資擴大產(chǎn)能，光纖聲光移頻調(diào)制器生產(chǎn)線產(chǎn)能達到3萬臺/a，資金需求3 000萬元，實施周期12個月。

2)合作研發(fā)。與投資商展開合作，共同開展基于光纖聲光移頻調(diào)制器的整機系統(tǒng)研發(fā)。

【預期效益】

1)光纖激光調(diào)Q。隨著脈沖光纖激光器技術逐步成熟并走向商品化，憑借其高加工精度、高可靠性、低功耗、使用方便等優(yōu)勢，在激光標記、激光雕刻等激光加工領域正逐步取代傳統(tǒng)半導體激光器，市場上采用脈沖光纖激光器的激光加工設備數(shù)量正急劇上升，并已經(jīng)占據(jù)主導地位，2016年小功率脈沖光纖激光器國內(nèi)產(chǎn)銷量達到6萬臺以上，市場規(guī)模達到20億元以上。光纖聲光移頻調(diào)制器作為用于打標、標刻的小功率脈沖光纖激光器的關鍵元器件，市場需求量巨大，預計年均市場規(guī)?？蛇_1億元以上。

2)激光相干探測。目前激光相干探測中應用量最大的是多普勒激光測風雷達。風力發(fā)電設備目前最主要的問題是偏航誤差，而傳統(tǒng)測風儀安裝在機艙底部，容易受到風輪以及機艙外形對來風的影響，測量和收集到的數(shù)據(jù)失真，誤差較大，而多普勒激光測風雷達是解決偏航誤差，提高風機發(fā)電效率的最有效方式，預計年市場規(guī)?？蛇_10億元，光纖聲光移頻調(diào)制器年均市場規(guī)?？蛇_1億元以上。

【聯(lián)系方式】

聯(lián)系人：吳畏

電 話：023-65861255/15023317900

16 綜合船橋系統(tǒng)

【技術開發(fā)單位】 中國船舶重工集團公司第七〇七研究所

【技術概述】 綜合船橋系統(tǒng)突破電子海圖基礎數(shù)據(jù)跨平臺關鍵技術，創(chuàng)造性地解決了海洋地理信息融合應用與共享難題，研制出國內(nèi)唯一具有完全自主知識產(chǎn)權的多源異構海圖基礎平臺；首次提出了基于專家知識和操舵控制人員成熟經(jīng)驗的仿人控制算法，成功解決了復雜海域、海況航跡航向控制難題，研制出國內(nèi)唯一通過了C類(最高標準)航跡控制系統(tǒng)認證產(chǎn)品，性能達到國際先進水平；采用先進的信息多總線采集傳輸與分層處理、分發(fā)、應用的體系架構，有效地解決了船橋海量數(shù)據(jù)的傳輸共享問題，創(chuàng)新設計了多任務應用協(xié)同處理引擎，國內(nèi)率先研制完成多功能系統(tǒng)；在國內(nèi)首次創(chuàng)新性地完成新型船橋矩陣式結構設計，滿足國際領先的一人駕控設計理念和要求。

【主要技術指標】

1)綜合船橋系統(tǒng)具有導航、駕控、避碰、報警管理和最佳航線設計、航行態(tài)勢監(jiān)控等功能；2)航跡跟蹤精度≤100 m；3)船舶自動航行航向控制精度≤1°；4)支持3種以上海圖數(shù)據(jù)格式；5)單操控臺實現(xiàn)電子海圖、雷達和綜合信息顯示系統(tǒng)同步工作及動態(tài)備份功能；6)符合國際海事組織規(guī)范的綜合信息顯示和報警集中管理功能；7)仿真與試驗檢測平臺涵蓋三大主流船型的船舶運動模型和六級以下海況模擬功能，支撐綜合船橋系統(tǒng)及關鍵設備的仿真試驗、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)和功能指標驗證。

【技術特點】 突破了電子海圖技術、信息融合技術、多任務系統(tǒng)協(xié)同技術、航跡跟蹤控制技術、綜合信息處理與報警技術等關鍵技術，研制出了國內(nèi)首套具有完全自主知識產(chǎn)權的綜合船橋系統(tǒng)并裝備實船，填補了國內(nèi)空白。綜合船橋系統(tǒng)采用了先進的信息多總線采集傳輸與分層處理、分發(fā)、應用的體系架構，有效的解決了綜合船橋系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)的傳輸共享問題，創(chuàng)新設計了多任務應用協(xié)同處理引擎，國內(nèi)率先研制完成多功能系統(tǒng)，具有電子海圖、雷達、Conning、報警等4種子功能系統(tǒng)；在國內(nèi)首次創(chuàng)新性的完成新型綜合船橋系統(tǒng)工業(yè)結構設計，滿足綜合船橋系統(tǒng)一人駕控的設計理念和要求。

【適用范圍】 適用于各種船舶在無限航區(qū)、全級海況使用。

【專利狀態(tài)】 授權專利16項

【技術狀態(tài)】 小批量試制階段

【合作方式】

1)投資需求。尋求投資擴大產(chǎn)能，產(chǎn)值達到1億元/a，資金需求2億元，實施周期24個月。

2)合作研發(fā)。與小型船用電子設備廠商和船舶制造廠等上下游廠商合作，形成船用電子設備集成打包能力。

3)技術服務。為尋求單位提供設計開發(fā)、集成打包、試驗檢測和培訓等服務。

【預期效益】 我國已經(jīng)成為世界主要海洋工程裝備制造大國之一，海洋工程市場需求巨大，綜合船橋系統(tǒng)是船舶自動化的核心技術，是世界各造船強國對我國實施技術壟斷、封鎖和控制的重要高新技術領域，市場前景廣闊。目前，我所綜合船橋系統(tǒng)已經(jīng)進入轉(zhuǎn)化應用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段，正在全力推進建設高水平的海洋裝備研發(fā)、制造、試驗、檢測、銷售、服務及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展平臺，提高科技創(chuàng)新水平，建設完成后預計實現(xiàn)年產(chǎn)值3～5億元。

【聯(lián)系方式】

聯(lián)系人：王夙歆

電 話：022-26557926/13920696042