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上海交大利用激光实现量子材料电子维度的操控

上海交通大学张文涛研究组与张杰、向导研究团队合作以“Optical manipulation of electronic dimensionality in a quantum material”为题在Nature发表突破性的研究成果:利用飞秒激光操控量子材料,在三维材料中实现瞬时二维长程有序电子态,并在所形成的二维电子态中发现存在光致超导的迹象。

二维电子态中存在众多奇异的量子现象,如量子霍尔效应(1985年诺贝尔物理奖)、石墨烯中的狄拉克电子态(2010年诺贝尔物理奖)和超导增强等。

这些二维电子态通常通过机械剥离、人工异质结、分子束外延生长等方法制造人工结构来实现。此次的研究提出并实现了在量子材料中利用超快激光调控产生二维电子态的新方法。该方法利用在特定激光强度下激发相干电子—声子相互作用所引起的材料晶格宏观周期性畸变,结合激光在材料中由于穿透深度引起的强度分布,从而导致这种晶格畸变在材料中分层出现并在晶格畸变层与原始层之间实现了一种长程有序的二维电子态。

激光调控形成二维电子态示意图

该论文对1T-TiSe2这一传统的三维电荷密度波材料进行了高分辨的超快激光操控研究。通过时间分辨角分辨光电子能谱的测量,发现随着激光泵浦能量的增加,电子态的线宽在特定泵浦能量下会出现交替减弱的反常现象。这种奇特的现象只有在电子维度从三维退变成二维才能得到合理的解释。进一步研究发现,超快电子结构在高激发密度下表现出非简谐振荡现象,意味着强激光作用可引起晶格畸变反转,从而可在晶格畸变反转区与非反转区形成二维电子结构。通过高分辨兆伏特超快电子衍射实验,观察到了代表周期晶格畸变的超晶格峰在强激光泵浦作用下先消失再出现的特征,为激光作用下晶格畸变反转的存在提供了确定性证据。超快电子结构和超快电子衍射实验数据与含时的、空间分布的Ginzburg-Landau双势阱模型模拟计算结果吻合,证实飞秒激光诱导晶格畸变反转可在三维材料中实现二维电子态。通过时间分辨角分辨光电子能谱测量,在该二维电子结构中进一步发现电子态密度的增加和存在能隙的迹象,表明有可能出现光致非平衡高温超导现象。这些发现首次展现了利用超快激光实现对电子态维度的调控,并产生奇异的量子现象。

光诱导的二维界面、在二维界面态密度增加及发现能隙打开奇异电子态

超快电子衍射测量超晶格峰并确认激光诱导晶格畸变反转

先进仪器的研制和实验精度的提升是获得此新发现的关键。在国家和学校人才计划的支持下,张文涛研究组自主研制了具有国际领先水平的时间分辨角分辨光电子能谱仪,时间分辨率(113 fs)和能量分辨率(16.2 meV)的乘积已接近物理极限,达到了国际上同类仪器的最高水平。张杰、向导研究团队在基金委国家重大科研仪器研制项目(部门推荐)的支持下,研制了目前世界上唯一一台时间分辨率优于50 fs (FWHM)的兆伏特超快电子衍射装置。本研究结合了时间分辨角分辨光电子能谱仪对电子敏感和兆伏特超快电子衍射装置对原子敏感的优势,分别从超快电子结构和超快晶格动力学两方面提供了相关发现的实验证据。

高性能时间分辨角分辨光电子能谱仪及兆伏特超快电子衍射装置

本工作获得了科技部、基金委和上海市科委科研项目的资助;由上海交通大学物理与天文学院、张江高等研究院、自然科学研究院、李政道研究所和上海科技大学的研究人员共同完成。上海交通大学高性能计算中心提供了计算资源。

张文涛研究组博士生段绍峰,张杰、向导研究团队博士生程运为该论文的共同第一作者,张文涛和向导为该论文的通讯作者,上海交通大学钱冬课题组、罗卫东课题组、上海科技大学郭艳峰课题组在数据分析、电子结构计算及样品制备等方面参与该研究并做出了重要贡献。

来源:文汇客户端  作者:尚皎黎


发布时间 : 2021-07-09

多家企业自主研发取得新突破,武汉激光产业由大变强

武汉加快打造“965”产业集群,“光芯屏端网”作为支柱产业被寄予厚望。作为中国光通信产业发源地,武汉这束“光”越照越远、越照越亮。

市发改委介绍,武汉占据着我国光通信领域的重要战略地位,东湖高新区已经发展成为我国重要的光纤光缆、光芯片、光器件(光模块)和光通信系统设备研发生产基地。其中,光纤光缆国际市场占有率超过25%,连续多年销量居世界第一,光器件国际市场占有率超过12%。

中国信科集团烽火藤仓光纤科技有限公司光纤测试车间的技术员在检验产品质量。长江日报记者高勇 摄

光通信产业如何由大到强?武汉锚定高水平自立自强,坚定不移走自主创新道路,屡获突破。


市场竞争力

从跟跑到领跑,武汉企业夯实光通信全球领军地位


上月,长飞光纤完成收购南美一家名企。目前,长飞产品及服务已覆盖全球70多个国家和地区,设立4个海外基地和20余个销售公司,并形成辐射全球的海外生产、营销与服务网络。

而在20多年前,中国第一次为世界通信业制定标准,解决了在传统电信网上传输互联网业务的技术问题,才摆脱了做跟随者的角色。

中国光通信产业从跟跑到并跑,再到领跑,长飞光纤是缩影。

长飞智能工厂

2016年,长飞预制棒、光纤及光缆三大主营业务全面问鼎全球第一。在坚持光纤光缆主业不放松的同时,长飞持续向光纤预制棒核心原材料、数据中心和线缆解决方案等产业链上下游延展,开辟新战场。如今,人们说起长飞,不仅是行业内规模全球最大,更是技术掌握最全面的中国企业代表。

目前,长飞以更豪迈脚步走出中国,海外业务保持较快增长。长飞在菲律宾与当地运营商合作推进网络建设,并成功中标中国电信在当地的网络铺设项目。2020年,长飞海外通信网络工程项目收入达2.43亿元,相比上年增长约304.9%。2020年,长飞海外业务达到公司整体营业收入的25.57%。

长飞表示,未来还要更加开放,对外输出更多的先进技术、创新的管理模式,不断提升全球产业链话语权。

在全球产业链上,武汉企业不断崭露头角。就在上一季度,华工科技核心子公司华工正源宣布应用于下一代数据中心的400G光模块产品实现全系列批量出货,企业产品闯入北美、欧洲等全球多个国家和地区,光模块年产能超过3000万只,成为全球最大的光模块生产厂商之一。

2021年2月15日,华工科技核心子公司华工正源5G模块生产车间里,300多名一线员工正满负荷生产。长江日报记者高勇 摄

市发改委表示,以长飞、烽火通信等为龙头的企业群,促使行业上中下游产业链较为完备,夯实武汉在我国光通信领域的重要战略地位。


自主创新力

从下游到上游,武汉形成自主可控的光通信产业


目前,武汉光通信产业涵盖上游光纤光缆、中游光器件及光模块、下游光系统设备,同时,生产资料、关键器件实现自主可控,串起完整产业链。

“声光调制器是脉冲光纤激光器的核心元器件,一台激光器对应一个器件,这个器件的作用相当于一个光开关,没有它激光器无法出光,也就无法正常工作。”光奥科技(武汉)有限公司总经理祝志刚介绍,声光调制器以前主要从国外购买,而光奥在个别领域已实现了大范围国产化。

“高光束质量万瓦光纤激光器核心技术及其产业化”项目结出硕果,锐科及睿芯等产业链企业研发生产特种光纤、预制棒等核心元器件和材料,实现全产业链核心器件的自主可控,技术和产能跃居全国第一、全球第三,也让武汉成为全球为数不多具备光纤激光器完整核心器件自研、自产能力的区域。

光谷展示中心吸引众多科技企业和外地参观团来此参观。长江日报记者高勇 摄

今年,云岭光电5G用25G激光器芯片经过了国际可靠性测试,正式宣布实现从激光器芯片设计、外延设计及材料“生长”、晶圆制造、芯片测试和验证的全流程研发和生产能力。企业介绍,实现核心材料自己研制后,可将“生长”时间控制在一周内,相较在国外购买外延片或晶圆要快3个月,这样大大缩短产品迭代周期。

云岭光电、敏芯等光器件上游企业抢抓5G新基建产业机遇,中游的永鼎光通下线5G前传光模块,将“棒”传到武汉飞沃科技有限公司,这家企业是中国电信5G前传无源波分设备最大份额供应商,经飞沃集成,装有光模块的设备,被供应给三大运营商,装上基站、数据中心等,这一过程中,为光器件做检测设备的服务商普赛斯,“同频”也在扩大产能。


产业引领力

从产品到标准,武汉引领国内激光产业发展


今年,华工科技智能制造园(葛店园区三期)投产,项目将具备年生产高功率激光切割装备3000台、钣金加工智能工厂产线15条的生产能力。

比头发丝还细、还薄的玻璃,在激光切割下,也能“毫发无损”地精准成型。作为我国最大的激光设备及高功率激光装备供应商之一,华工激光自主研发的超薄玻璃激光切割技术,切割速度每秒超过200毫米,上市后将应用于折叠手机、超薄电池基板等3C领域,其生产的国内首台出口海外的FPC(柔性电路板)全自动覆盖膜激光切割机,目前正在全球最大的柔性印刷线路板制造企业服务。

资料图。图源:华工激光

诞生了中国第一台1万瓦连续光纤激光器的锐科,打破了国际垄断,并与睿芯等企业一道,构成自主可控的激光核心产业链。锐科直接应用客户超过1500家,出口欧美等40多个国家和地区。企业副董事长、总工程师闫大鹏说:“中国的光纤激光器在跟跑多年后,终于能与世界并跑。”

主攻太阳能光伏领域精密激光加工设备的帝尔激光,不仅在深交所上市,还在以色列设立全球研发中心。

目前,仅光谷的激光企业就达200余家,激光产业年产值已达千亿元,占国内市场规模一半左右,已形成完整产业链,是中国最大的激光设备制造基地之一。

这些激光上市企业、崛起中的激光产业集群,是武汉激光产业由大变强的缩影。6年前,锐科激光牵头,联合华工激光等起草了我国第一部光纤激光器行业标准;去年,华工激光等参与制定的“工业用光纤激光器参数要求和测试方法”国际标准又获得通过,这是我国激光产品类的首个国际标准;今年,激光清洗行业企业翔明激光参与制定国家标准。

来源:长江日报


发布时间 : 2021-07-07

51亿美元!MKS收购化学公司Atotech,通过资本运作打通产业链

制造技术和激光公司MKS Instruments将收购Atotech,这是一家工艺化学品和先进电镀解决方案公司。此次收购包括现金和股票交易,股权价值为 51 亿美元,企业价值约为 65 亿美元。

MKS 表示:“该交易将产生 38 亿美元的预估年收入,预计将在第一年内增加 MKS 的非公认会计准则每股净收益,并增加 MKS 的自由现金流。”

MKS 总裁兼首席执行官 John TC Lee 表示:“MKS 和 Atotech 将共同为先进电子领域的客户提供更快、更好的解决方案和创新。

优化 PCB 互连

“通过结合激光、光学、运动和工艺化学方面的领先能力,合并后的公司将优化 PCB 互连,这是下一代先进电子产品的重要支持点,代表了小型化和复杂性的下一个前沿。

“我们预计 Atotech 的加入将使 MKS 能够为未来几代先进电子设备制定路线图。收购 Atotech 还为 MKS 提供了来自尖端设备的消耗品组合的经常性收入来源,具有可观的规模和潜力,”Lee 说。

MKS 和 Atotech 表示,他们“在关键的先进电子市场拥有互补的客户解决方案,MKS 在钻孔方面的专业知识和 Atotech 在电镀方面的专业知识。” PCB 正变得越来越复杂,因为小型化正在带来新的挑战,而可靠性、生产力和峰值性能至关重要。下一代互连的路线图继续加速对更多集成解决方案的需求,以提高产量。

“Atotech在电镀和化学方面的专业知识与 MKS 在激光、激光系统、光学和运动方面的优势相结合,将为材料加工和复杂应用领域的客户提供创新和突破性的解决方案,”Atotech首席执行官 Geoff Wild 说。

“这项交易对我们的股东来说是一个很好的结果,我们相信它将提供立竿见影的价值,并有机会从合并后公司的上行潜力中受益。”

据路透报道,MKS将以每股16.2美元现金,和MKS每0.0552股普通股换Atotech 1股这两种方式进行收购,相当于以每股26美元收购Atotech,比该公司6月10日的收盘价溢价约10%。MKS市值约为100亿美元,将以现金和发债为这笔收购案集资。

疯狂的资本运作

近几年,MKS万机仪器十分善于利用资本运作扩张自己的业务范畴,先于2016年以9.8亿美元收购激光器和光学产品巨头Newport,后在2018年以约10亿美元的现金收购激光微加工公司Electro Scientific Industries(ESI)。在今年一季度出价超过60亿美元加入竞购激光器巨头Coherent,后来退出争夺。如今收购Atotech,让MKS进入PCB、芯片制造领域,进一步拓展业务。从上游原来属于Newport的光电器件、超快激光器,到中游原来属于ESI的激光微加工设备,到如今下游属于Atotech的化学、PCB、半导体芯片等应用,可以说MKS通过资本运作,已经打通了产业链,成为一个业务庞大的集团。

来源:激光制造网 编辑:Johnny


发布时间 : 2021-07-07

第二届全国强激光与粒子束前沿学术研讨会顺利召开

2021年6月26日-29日,由《强激光与粒子束》和《MRE》两刊(以下简称“两刊”)编委单位发起,两刊主办,中国工程物理研究院等离子物理重点实验室、中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室、西安交通大学、西安工程大学、深圳大学联合承办,绵阳市青年科学家联盟、中物院青年科协、激光与物质相互作用国家重点实验室等多家单位协办的第二届全国强激光与粒子束前沿学术研讨会圆满召开。出席本次会议的有《强激光与粒子束》(以下简称“《强》刊”)主编张维岩院士,副主编郑万国研究员、唐淳研究员等20余位编委会成员。本次会议主题为“强激光物理与技术”,会议内容丰富,日程安排紧凑有序,来自全国80余家高校、科研机构和企事业单位,共计200余位代表参会。

会议开幕式由《强》刊执行主编、会议执行主席赵宗清主持。大会主席郑万国研究员、西安交通大学党委副书记赵军武教授、西安工程大学副校长李鹏飞教授分别致辞,对会议召开表示热烈祝贺,对参会代表表示热烈欢迎,并对强激光与粒子束领域取得更大发展充满期待。《强》刊主编张维岩院士发表讲话,指出《强》刊严格落实第九届编委会会议精神,致力于为科研人员提供最优质、高端的学术交流平台,《强》刊的持续发展离不开编委会的领航开拓、悉心指导,离不开业内专家的敬业守望、关注支持,为此,编委会决定表彰2020年为《强》刊做出突出贡献的优秀编委、优秀审稿人和优秀论文作者,最后由张维岩院士宣读获奖名单,并由大会主席为获奖代表颁发证书。

本次会议主题为“强激光物理与技术”。会议组委会共邀请到13个大会特邀报告,多维度展示了当前国内强激光与粒子束领域的发展现状与趋势,报告内容深入、全面、前沿,引发参会代表的热烈思考和积极提问。

中国工程物理研究院激光聚变研究中心王建军研究员作题目为“高功率窄线宽光纤激光技术研究进展”的大会特邀报告。

中国科学院上海光学精密机械研究所冷雨欣研究员作了题目为“超强超短激光及其前沿应用”大会特邀报告。

西北核技术研究所冯国斌研究员作了题目为“复杂流场激光诊断技术研究进展”的大会特邀报告。

中国工程物理研究院流体物理研究所赵祥杰研究员作了题目为“基于液晶器件的激光光束调控技术进展与展望”的大会特邀报告。

中国科学院安徽光学精密机械研究所朱文越研究员作了题目为“强激光定向传输中的大气问题”的大会特邀报告。

中国电子科技集团公司第十一研究所姜东升研究员作了题目为“高功率固体激光技术发展的思考”的大会特邀报告。

北京大学颜学庆教授作了题目为“激光加速器研究与应用展望”的大会特邀报告。

清华大学鲁巍教授作了题目为“从“桌面光源”到“未来对撞机”:激光加速及应用展望”的大会特邀报告。

华中科技大学朱晓教授作了题目为“从激光加工走向激光制造”的大会特邀报告。

中国科学院光电技术研究所李新阳研究员作了题目为“自适应光学技术及其激光应用的进展”的大会特邀报告。

北京应用物理与计算数学研究所张飞舟研究员作了题目为“高能激光系统物理建模与仿真研究”的大会特邀报告。

中国工程物理研究院应用电子学研究所颜宏研究员作了题目为“高能光纤激光光束控制技术新进展”的大会特邀报告。

国防科技大学王小林教授作了题目为“LD泵浦近单模高功率光纤激光器” 的大会特邀报告。

本次会议分会场共收到自由来稿100余篇,其中口头报告70余篇,各报告人均为活跃在科研一线的中青年专家、学者,报告内容精彩纷呈,交流氛围活跃,互动频繁。本次会议的粘贴报告环节得到了参会研究生和青年学者的积极响应,一共有39人做了粘贴海报,张贴报告评审组通过投票从中选出了6个优秀海报。根据组委会会后的回访,参会代表一致表示本次会议是强激光与粒子束领域的高端学术交流平台,学术报告质量较高,代表们获益匪浅。

本次会议增进了强激光与粒子束领域的联系,促进了领域的交流与合作,是本领域的一次学术盛会。通过本次会议顺利主办,《强》刊的学术影响和知名度得到显著提升。《强》刊与全国强激光与粒子束会议将相互促进,共同提升影响。

来源:强激光与粒子束期刊


发布时间 : 2021-07-06

激光加工需求进入旺季,配套产品或出现缺货

5月底,国家统计局公布了关于规模以上工业企业利润数据,总体显示都是增长非常好。而这期间我国还遇上了疫情的冲击,这显得我国经济有足够的韧性。自去年下半年以来,工业企业利润延续较快的增长态势。工业利润保持较快增长一方面源于生产端延续回升,4 月国内规模以上工业增加值同比增长9.8 %,工业生产持续修复。另一方面受益于销售端的快速增长, 1-4 月份,规模以上工业企业实现营业收入37.78 万亿元,同比增长33.6%,生产和销售的较快增长为工业企业利润增长奠定了良好基础。


工业制造需求旺盛带动激光产品

从需求端来看4 月制造业生产指数为52.2%,明显高于近两年同期水平,企业生产经营预期总体向好,国内企业生产活动维持活跃,4 月木材加工及家具、专用设备、电气机械器材等行业新订单指数都高于60%,相关行业企业对近期市场发展保持乐观。

在开年以后,我们看到全国各地市频频出现大项目、大投资集体动工消息。对制造业乐观的预期也让各行各业敢于扩厂、敢于增加产线、敢于改造升级新工艺。从而在需求端为激光加工装备带来了更多市场机遇。

俗话说:大难之后,必有后福。我国在经历了疫情后,经济迅速反弹,让世界瞩目,2021年更是加快发展步伐,激光制造产品也将会迎来发展的大年。按照往年的惯例,我国的激光加工需求有淡季与旺季之分,一般从5月到8月是相对忙碌,订单较多的时期,也是激光设备出货量最多的旺季。


工业激光旺季产品可能缺货

如今恰好是激光产品需求处于旺季时期,近期从一些激光器厂商以及金属激光加工设备商获悉,自年初以来激光产品的需求就比较好,特别是近两个月以来激光器厂商订单稳步提升,生产已经接近饱和,新增的激光器订单不得不往后排期生产。对此,一些设备厂商也很无奈,只能对行业缺货的现象叹息。

中高功率的激光器也会缺货?这可能吗?确实是可能的。其实在去年疫情后就已经出现过,因为当时产能没有完全恢复,一些激光器厂家就只能优先供应一些批量规模较大的企业,这时候一些小企业拿不到激光器的就处于市场劣势了。造成激光器供应紧张可能有两个主要原因:一方面是采购的生产材料、光学器件供应不足,另一方面是因为激光器的生产线相对固定,集成组装基本上是人工操作,产能效率也是相对固定的。所以一旦在短期内出现批量较大的订单,激光器一时间就无法满足供货,只能排期生产,而激光设备厂商要么只能等,要么就另外选择激光器厂家了。

不仅是激光器,激光相关的配套产品需求也必然会受到带动,一些厂商也进入了忙碌的生产,包括加工头、镜片、运动平台以及激光冷水机。近期一些激光设备厂商向上游的核心器件商、以及配套产品企业下单都面临着不得不排期拿货的情况。这会导致激光设备最终出货也会延迟,是设备厂商必须考虑的事情。这是因为器件厂商或配套产品企业规模一般不会非常大,主要是从几十人到一百多人的规模,产能、场地的局限是硬伤,也无法一时间就能改变。这个现状进入6月份,应该还会持续,而且在未来3个月激光的设备需求仍然会保持不错的状态,部分配套产品厂商仍然会满负荷生产。

来源:广州特域机电


发布时间 : 2021-07-03

国家能源集团首创便携激光扫描仪,拓宽风电运维领域应用新场景

近日,国家能源集团龙源电力工程技术公司设计的便携双色激光复合式三维扫描仪研制成功,可用于构建风电机组三维数字化模型,为风电机组载荷及寿命评估、技术改造、构建数字孪生进行仿真分析等提供核心数据。该系统的研制成功,拓宽并丰富了激光三维扫描仪在风电运维领域的应用场景,突破风电场野外环境下的多种限制,助力风电机组数字化转型,加速风电设备数字资产建设步伐。

图为职工使用三维扫描系统

随着各企业数字化转型工作不断的推进,风电设备的数字资产也越来越受到重视,风电机组三维数字模型更是运维、技改环节中必不可少的核心数据。三维激光扫描仪作为一种用于外形扫描检测、数字化模型建模等领域的测绘仪器,能够利用激光测距的方式,获得被测物体表面点的三维坐标。

目前,传统三维激光扫描仪对操作环境的光线、电源以及人员配合等多个方面均有较为严苛的要求,需在光线柔和且有外部供电的条件下,双人或多人共同操作,无法在风电场野外环境下使用,严重限制了其在风电运维领域的应用。

为了突破这些瓶颈,该公司巧妙的设计了由“红外光+蓝光”组成的双色激光的扫描模式,将扫描系统所需的光线环境成功拓展至强光和弱光条件的同时,大幅提升了扫描速度和精度,扫描叶片等大型部件的时间缩短了近三分之一。此外,借助人体工学背包、锂电池、手持触控屏幕等部件,最终实现了野外环境单人独立操作、全功率运行至少8小时的功能,大大提升了使用的便捷性,有效减少了操作人员的负担。

目前,该扫描系统已用于风电机组的现场测绘中,可为后续提质增效技改提供准确的数据,实现存量资产经济效益最大化。

来源:中国电力报


发布时间 : 2021-07-02

山东微感:解决激光器卡脖子问题,让激光甲烷检测器走进千家万户

作为山科控股集团旗下的高新技术企业,让激光甲烷检测器走进千家万户,是山东微感光电子有限公司(简称山东微感)未来的发展愿景。山东微感生产的激光甲烷模块产品在矿山广泛应用并受到一致好评,80%的系统厂家采用山东微感的激光甲烷模块,山东微感因此荣获山东省评选的“行业隐形冠军”培育企业。

目前,山东微感正在向气体激光检测器上游发力,研发激光器中的芯片,解决激光器卡脖子问题,实现激光甲烷检测器民用的目标,让激光甲烷检测器走进千家万户。


甲烷激光检测器功耗只用0.1瓦

山东微感是山科控股集团旗下高端装备制造板块的公司,企业的特长就是专注于做激光和光纤传感器,用于一些安全领域,比如煤矿、天然气、石油化工行业、油气、电力智慧城市等,企业深耕技术研发16年,最主要的成果就是把激光技术运用到甲烷气体的检测中。

传统的甲烷气体检测是使用电子传感器,是黑白元件或催化燃烧式的传感器,这种传感器两个星期就得维护一次,需要员工不断的进行标校和维护,工作量很大,有时候还误报,对安全管理不利。而激光检测不需要标调,不需要修正,也不需要长期的维护,按照国家规定6个月维护一次,大大的减少了人力成本。另外,激光传感器更加可靠,不会出现误报漏报的情况,提高了煤矿的安全水平。现在,激光甲烷检测器已经被国家煤监局作为升级换代的产品在煤矿上推广。

记者了解到,目前国内做激光甲烷传感器的企业并不多。山东微感总经理刘统玉介绍,目前在煤矿行业大概有几百万只的需求,一只需要几千块钱,加上物联网的应用,市场规模近百亿元。

山东微感的传感器,最重要的一个优势就是能做到功耗小。刘统玉介绍,激光气体检测的原理就是光谱分析,需要激光器的波长稳定,这就需要恒温,功耗就比较大。而山东微感研发的传感器,可以让激光器的温度随环境温度变化,不需要恒温就能保持波长稳定,大幅度降低了功耗。“这是我们的独特技术,市面上大多数的传感器功耗大概是1瓦,而我们只需要不到0.1瓦,这在国际上也是比较好的水平。”刘统玉说。

功耗小,就意味着可以把传感器做到移动终端上,可以做成无线传感器,用电池供电,甚至于自供电,这就大大扩展了传感器的应用场景。

在细分市场里,山东微感的市场份额大概能占到60%—70%左右,今年山东微感的产品还将出口澳大利亚、乌克兰等国家,运用到当地的煤矿企业中。


向上游芯片发力

解决激光器卡脖子问题

甲烷激光检测器是山东微感的拳头产品,下一步,山东微感计划在现有技术的基础上,拓展其他种类气体的激光检测仪器,比如一氧化碳、硫化氢、氧气、乙烯、乙炔、氨气等等,将更多气体的传感器用激光传感器来进行升级换代。

激光气体传感器,检测不同的气体,就需要不同波长的激光器。而目前激光器中的芯片,我国还是主要是依赖进口。

刘统玉介绍,激光器芯片的制作技术非常复杂,工序复杂,控制要求也需要很精准,就拿镀膜这个工序来说,需要超过千分之一的控制精准度,多层镀膜的精准控制难度就更大。“咱们的技术积淀还有差距,现在就重点做这方面的攻关。”

目前激光器芯片所占的成本几乎要占到传感器成本的一半,“这是我们必须要解决的问题,一方面解决成本问题,另一方面,万一外方不供应了,我们也就很难生产了。”刘统玉说。

基于这些考虑,山东微感也在向产业链的上游发展,解决激光芯片卡脖子的问题。刘统玉介绍,目前,山东微感已经与中科院研究所合作,一起来研发高性能的激光器芯片,来解决卡脖子的问题。另一方面可以通过国际合作,甚至于通过国际并购来解决,从根本上对产业做提升。目前,山东微感已经与山东省科学院、山东大学、中科院、澳大利亚新南威尔士大学、英国KENT大学、ASTON大学等单位有技术合作。

刘统玉介绍,山东微感的技术研发投入比接近17%,下一步的研发投入会逐步扩大到20%以上。


让激光甲烷检测器走进千家万户

根据不完全的估算,甲烷激光检测器的市场巨大,除了煤矿有上百亿的市场,家用天然气也是上千亿的市场。全国有5亿多个家庭,每家每户都在使用天然气,如果现有的报警器都升级换代为激光检测传感器,一个激光检测器单价几百元钱,就是上千亿的产业市场。而山东微感未来的愿景就是实现甲烷激光检测传感器的产业化,让激光检测器走进千家万户。

“要实现产业化,首先成本就要降下来,这就要实现芯片国产化,其次就要批量生产。另外,还需要国家出台行业标准。”刘统玉说,“现在要实现激光传感器走进千家万户还没有完全成熟,但我们已经走过了从实验室到工业应用,从工业应用再到民用又是另外一个阶段,预期未来几年会逐步实现。”

事实上,山东的激光产业已经逐步形成较大规模,全国来看,除了武汉、深圳以外,山东的激光产业也很有特色。比如济南的激光制造业,从打标到切割到清洗,一些龙头企业的规模能达到几亿甚至几十亿。近几年,整个激光产业发展的总体势头很好,它的增长率都是每年超过百分之二十,远超于一般的制造业。

光电高端装备制造是山科控股集团重点发展的产业板块之一,刘统玉介绍,未来山东微感可以充分运用集团资源优势,通过科技创新平台的不断创新实施,形成激光传感产业集群,联合高校和科学院所,推动山东矿山物联网建设和激光产业以及相关上下游产业集群的技术升级。

来源:齐鲁晚报·齐鲁壹点


发布时间 : 2021-07-01

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