光纖激光技術(shù)的持續(xù)突破，帶來了激光加工市場(chǎng)的迅猛增長(zhǎng)；超短超快技術(shù)的發(fā)展，帶來了微納制造的迅速成長(zhǎng)……技術(shù)的進(jìn)步，往往帶來產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的前景，這也是我們遴選“國(guó)內(nèi)十大光學(xué)產(chǎn)業(yè)技術(shù)”的初衷。
這是我們連續(xù)第4年遴選“國(guó)內(nèi)十大光學(xué)產(chǎn)業(yè)技術(shù)”。每次回顧年度產(chǎn)業(yè)成果時(shí)，總是會(huì)心潮澎湃不已?！懊！?、“亂”、“難”的2019年里，我們?nèi)匀豢吹搅艘恍┩黄坪驼駣^人心。也許這些產(chǎn)業(yè)技術(shù)突破，會(huì)給我們帶來不一樣的未來。
立足于光電產(chǎn)業(yè)，通過翻閱各大光學(xué)媒體平臺(tái)的新聞，咨詢相關(guān)行業(yè)專家，最終評(píng)選出9項(xiàng)我們認(rèn)為對(duì)產(chǎn)業(yè)界有所促進(jìn)和發(fā)展的光學(xué)技術(shù)。最后一項(xiàng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)，我們希望同是光學(xué)人的你，和我們一起推選。你的想法，可以通過文末留言參與。
國(guó)內(nèi)首臺(tái)萬瓦級(jí)光纖激光器用光閘研制成功
南京理工大學(xué)朱日宏、沈華教授研制成功國(guó)內(nèi)首臺(tái)萬瓦級(jí)光纖激光器用光閘，其光閘樣機(jī)在武漢銳科光纖激光技術(shù)股份有限公司通過了樣機(jī)的性能測(cè)試。
目前國(guó)際上研制高功率光纖激光光閘的單位主要是瑞典的Optoskand公司和美國(guó)的IPG公司。國(guó)內(nèi)在高功率光纖激光光閘的研究方面基本處于空白，主要依賴進(jìn)口。南京理工大學(xué)萬瓦級(jí)光閘的研制成功，推動(dòng)了工業(yè)級(jí)大功率光纖激光器關(guān)鍵器件的國(guó)產(chǎn)化，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在此領(lǐng)域的空白，對(duì)于國(guó)產(chǎn)光纖激光器的繼續(xù)發(fā)展意義重大。
南理工研制光閘樣機(jī)實(shí)物圖
北京大學(xué)/中科院半導(dǎo)體所研制出高性能半導(dǎo)體可飽和吸收鏡
北京大學(xué)張志剛教授與中科院半導(dǎo)體研究所馬驍宇研究員合作，研制出用于光纖激光器鎖模及微片激光器調(diào)Q的高調(diào)制深度SESAM（調(diào)制深度12%），和用于固體激光器鎖模的低調(diào)制深度SESAM（調(diào)制深度1%）。通過材料選擇和應(yīng)變補(bǔ)償，使SESAM破壞閾值達(dá)8mJ/cm2以上。
半導(dǎo)體可飽和吸收鏡(SESAM)是鎖模產(chǎn)生超短脈沖特別是皮秒脈沖的核心器件。這種器件一直是靠國(guó)外供應(yīng)。隨著國(guó)內(nèi)微細(xì)加工工業(yè)的發(fā)展，對(duì)超短脈沖特別是皮秒脈沖激光器的需求日益增加，對(duì)SESAM的需求也同步增加。國(guó)產(chǎn)高破壞閾值SESAM研制成功，解決了超短脈沖激光器的核心器件不能國(guó)產(chǎn)的問題，滿足了科研和工業(yè)生產(chǎn)需求，將產(chǎn)生很大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
光纖激光器鎖模用SESAM集成模塊 （華快光子公司提供）
國(guó)產(chǎn)光纖激光器功率不斷攀升
2019年，高功率光纖激光器頻出，尤其是萬瓦級(jí)激光器及激光切割設(shè)備企業(yè)進(jìn)行了火熱PK。
國(guó)內(nèi)光纖激光器企業(yè)中，銳科激光發(fā)布了12-30 kW高功率光纖激光器。作為“工業(yè)級(jí)大功率光纖激光器關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目”牽頭單位，30000 W 光纖激光器隸屬于國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了大功率光纖激光傳輸組件、大功率激光合束器等核心器件的國(guó)產(chǎn)化。
此外，萬瓦級(jí)光纖激光器還包括：創(chuàng)鑫激光的35000 W多模光纖激光器、杰普特光電的12000 W高功率連續(xù)光纖激光器、飛博激光的15000 W光纖激光器、國(guó)志激光的30000 W光纖激光器、凱普林光電的12000 W多模光纖激光器等。
同時(shí)，激光設(shè)備企業(yè)則相應(yīng)推出了萬瓦級(jí)激光設(shè)備，包括大族激光20000 W光纖激光切割機(jī)、奔騰楚天萬瓦坡口光纖激光切割機(jī)、邦德激光 30000 W超高功率激光切割機(jī)、鐳鳴激光36000 W超高功率激光切割機(jī)、領(lǐng)創(chuàng)激光20000 W超高功率激光切割機(jī)、宏山激光金剛系列20000 W激光切割機(jī)等。
具體到配套產(chǎn)品來說，萬瓦級(jí)配套的激光焊接頭涌現(xiàn)了很多品牌，如釙鐳自動(dòng)化、上海嘉強(qiáng)等推出了3萬瓦超高功率切割頭，大族激光、萬順興、崗春激光、奧森迪科等國(guó)內(nèi)廠商也在切割頭領(lǐng)域推出相應(yīng)產(chǎn)品等。
可以說，2019年是國(guó)產(chǎn)萬瓦級(jí)光纖激光器爆發(fā)的一年。市場(chǎng)你追我趕，大有一家要比一家高的趨勢(shì)。但熱潮之下，部分產(chǎn)品只是圖個(gè)熱點(diǎn)與噱頭，萬瓦級(jí)產(chǎn)品的穩(wěn)定性、市場(chǎng)應(yīng)用與需求、配套器件的國(guó)產(chǎn)化，才是用戶關(guān)心、企業(yè)需要解決的問題。
國(guó)產(chǎn)工業(yè)級(jí)千瓦飛秒光纖激光器面世
武漢安揚(yáng)激光技術(shù)有限責(zé)任公司正式對(duì)外發(fā)布了FemtoYLTM -1000、FemtoNLTM-920 nm-1、FemtoEYLTM -1550 nm-3三款工業(yè)級(jí)飛秒光纖激光器。
為適應(yīng)工業(yè)加工對(duì)更高平均功率、更多波長(zhǎng)超快激光器的需求，安揚(yáng)激光研發(fā)了這三款激光器，并且核心光纖器件全部由安揚(yáng)公司自行研發(fā)和生產(chǎn)。安揚(yáng)激光是世界范圍內(nèi)率先發(fā)布商用平均功率大于1000 W的飛秒光纖激光器的廠家，首臺(tái)產(chǎn)品將于 2020 年交付于世界知名激光應(yīng)用中心，標(biāo)志著飛秒光纖激光器真正邁入了千瓦級(jí)的時(shí)代。
華工科技突破5G光模塊關(guān)鍵技術(shù)
光模塊（Optical Module）是傳輸過程中實(shí)現(xiàn)光通信系統(tǒng)中光信號(hào)和電信號(hào)轉(zhuǎn)換的重要器件。它由光器件、功能電路和光接口等組成，應(yīng)用范圍包括電信傳輸、數(shù)據(jù)中心和5G。光模塊在整個(gè)5G產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)中端位置。
華工科技子公司華工正源突破5G關(guān)鍵技術(shù)，于2019年3月首次發(fā)布業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的數(shù)據(jù)中心400G全系列高速光通信模塊和用于5G的25G/100G無線網(wǎng)絡(luò)系列高速模塊。主網(wǎng)的建設(shè)，會(huì)帶動(dòng)光模塊的放量；5G手機(jī)的更迭，會(huì)帶動(dòng)激光微加工、剝離加工、面板設(shè)備3C領(lǐng)域的需求。圍繞5G深化應(yīng)用，各種終端產(chǎn)品的需求會(huì)不斷提升。此外，為了研發(fā)25G光芯片，進(jìn)軍上游光模塊芯片領(lǐng)域，華工科技參與設(shè)立了云嶺光電公司，主要從事半導(dǎo)體激光器和探測(cè)器的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、封裝和銷售。
我國(guó)研發(fā)成功高端激光干涉測(cè)量?jī)x器
激光干涉測(cè)量是實(shí)現(xiàn)超精密測(cè)控和微納尺度測(cè)量的有效手段之一。在國(guó)家重大科技專項(xiàng)“極大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝”（02專項(xiàng)）等項(xiàng)目支持下，由清華大學(xué)李巖等完成的“高測(cè)速多軸高分辨率激光干涉測(cè)量技術(shù)與儀器”項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了從干涉儀組件、信號(hào)探測(cè)解調(diào)到多自由度探測(cè)方案設(shè)計(jì)的全鏈條自研開發(fā)的高測(cè)速、多軸大量程、高分辨率激光干涉測(cè)量系統(tǒng)。
截至目前，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)所研發(fā)的光刻機(jī)用雙頻激光干涉儀系統(tǒng)，應(yīng)用到我國(guó)自研光刻機(jī)工件臺(tái)樣機(jī)研發(fā)過程中，累計(jì)應(yīng)用50余臺(tái)套，滿足了光刻機(jī)雙工件臺(tái)樣機(jī)的精密測(cè)量需求，減輕了對(duì)國(guó)外高端干涉儀的依賴，降低了其產(chǎn)品對(duì)我國(guó)出口限制所造成的研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。
世界上首個(gè)超寬帶光學(xué)全息技術(shù)
由中國(guó)工程院外籍院士、澳大利亞科學(xué)院院士、澳大利亞技術(shù)科學(xué)與工程院院士、國(guó)際光學(xué)DennisGabor獎(jiǎng)獲得者、上海理工大學(xué)人工智能納米光子學(xué)研究中心顧敏教授領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)，創(chuàng)造性地利用具有“螺旋”特性的軌道角動(dòng)量光束作為光學(xué)全息過程中的信息載體，不僅顛覆了全息影像的傳輸方式，更是為傳輸過程設(shè)置了“信息安全”的保護(hù)屏障，實(shí)現(xiàn)了世界上首個(gè)超寬帶的光學(xué)全息過程，為大數(shù)據(jù)信息時(shí)代提供了大容量全息術(shù)。
對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)的未來應(yīng)用，顧敏稱，軌道角動(dòng)量全息技術(shù)在人工智能、三維顯示、數(shù)字全息顯微技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多種領(lǐng)域?qū)⒋笥锌蔀椋送?，還可以將其應(yīng)用在量子光學(xué)領(lǐng)域，為信息交互過程提供前所未有的安全保障。
長(zhǎng)春光機(jī)所研制“三維相機(jī)”，打破國(guó)外技術(shù)壟斷
中科院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所丁亞林研究員團(tuán)隊(duì)研制出高分辨率的大視場(chǎng)三線陣相機(jī)，將其搭載在飛機(jī)上對(duì)地面拍攝，可獲得飛行范圍內(nèi)的高精度三維立體照片。該成果打破了國(guó)外同類技術(shù)壟斷，可用于地理測(cè)繪、農(nóng)林業(yè)普查、資源勘探、海島測(cè)繪等領(lǐng)域。
據(jù)丁亞林介紹，從現(xiàn)有驗(yàn)證結(jié)果看，該相機(jī)性能高于國(guó)際同類產(chǎn)品水平。同樣在2000 m高度，已公開國(guó)外最先進(jìn)同類產(chǎn)品的分辨率是0.16 m，團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)相機(jī)分辨率可達(dá)0.08 m，相當(dāng)于在華山頂上能看清山底的一個(gè)啤酒瓶；同時(shí)為0.1 m分辨率時(shí)，相機(jī)的工作效率是國(guó)外最先進(jìn)同類產(chǎn)品的2倍。下一步，產(chǎn)品將進(jìn)入成果轉(zhuǎn)化階段。
大視場(chǎng)三線陣航空測(cè)繪相機(jī)實(shí)物照片。圖片來源：論文《大視場(chǎng)三線陣航空測(cè)繪相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)》
清華大學(xué)戴瓊海院士基金委重大儀器團(tuán)隊(duì)取得計(jì)算攝像顯微新進(jìn)展
顯微儀器是生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)研究中不可或缺、無法替代的重要工具。具有高時(shí)空分辨率的大尺度生物活動(dòng)顯微成像對(duì)于系統(tǒng)生物學(xué)研究是不可或缺的。然而，傳統(tǒng)顯微儀器長(zhǎng)期受制于視場(chǎng)與分辨率此消彼長(zhǎng)的固有矛盾和數(shù)據(jù)通量瓶頸難題，無法兼顧寬視場(chǎng)和高時(shí)空分辨率，制約了生命科學(xué)基礎(chǔ)研究和臨床醫(yī)學(xué)研究的發(fā)展。
清華大學(xué)自動(dòng)化系戴瓊海院士領(lǐng)銜的國(guó)家自然基金委重大儀器研制團(tuán)隊(duì)在多維多尺度高分辨率計(jì)算攝像顯微儀器研制和生命科學(xué)觀測(cè)領(lǐng)域取得重要成果。
研究團(tuán)隊(duì)將光學(xué)、微電子、計(jì)算機(jī)視覺以及信號(hào)處理等學(xué)科交叉，提出了多尺度曲面中繼協(xié)同顯微成像新架構(gòu)：通過物方平場(chǎng)像方曲場(chǎng)的物鏡將樣本放大到曲面中繼像，像感器陣列分區(qū)域同步并行拍攝中繼像近似平場(chǎng)的小區(qū)域，經(jīng)計(jì)算重建為無縫的寬視場(chǎng)高分辨率動(dòng)態(tài)圖像序列?；诖思軜?gòu)，研制了“實(shí)時(shí)超寬場(chǎng)高分辨率成像顯微鏡”，兼具1 cm×1.2 cm超寬視場(chǎng)、全視場(chǎng)均一的1.2 μm高分辨率、30幀每秒高幀率，數(shù)據(jù)通量高達(dá)51億像素每秒。
曲面排列的大規(guī)模高密度相機(jī)陣列實(shí)現(xiàn)億級(jí)像素的動(dòng)態(tài)視頻觀測(cè)，探索哺乳動(dòng)物全腦神經(jīng)活動(dòng)
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