目前，国内激光产业整体水平已经有了很大程度提升，在器件及设备方面基本和国外处于同一水平。然而在上游材料及芯片方面，还有一定的差距。我国已经成为全球最主要的激光应用市场，上游材料及器件的国产化亟待解决。　　山东华光光电子股份有限公司副总经理汤庆敏

华光光电作为国内光电子领域老牌企业，请您简单回顾下公司的发展历程?有哪些代表性的事件或进展?

汤庆敏：山东华光光电子股份有限公司成立于1999年，是国内率先引进生产型MOCVD设备进行LD产品研发和生产企业，拥有国内生产规模最大的半导体激光器外延片、管芯和器件一条龙生产线，是中国大陆地区少数拥有外延材料和芯片研制、开发和生产能力企业。公司现在产品主要用于医疗美容、仪器传感、激光印刷、激光夜视照明等领域。

公司成立基于国家计委重大项目，从1999年筹建起，就一直致力于半导体发光材料的研发和生产，成功推出LED和LD产品，2002年完成国家项目，接着进行产业化运作，2007年浪潮集团注资成为大股东，给企业注入发展后劲，形成的浪潮华光成为国内知名的光电子企业;半导体激光作为未来有潜力的发展方向，2015年作为全资子公司的华光光电从浪潮华光剥离出来独立运营，目的就是集中优势精力，把具有更大潜力的半导体激光业务做大做强。主要的发展历程如下：

2002年，国家产业化前期重大关键技术项目——半导体发光器件外延工艺及管芯技术四项子课题通过国家技术鉴定和项目验收

2003年，获得山东省科技进步一等奖

2005年， LD芯片产销量位居国内第一，通过了ISO9001和ISO14001认证

2006年，获批山东省光电子工程技术研究中心

2007年，获批高新技术企业，半导体激光器技术实现重大突破，公司开始进入大功率红光激光器市场

2008年，获批山东省企业技术中心

2009年，获批山东省半导体激光器技术重点实验室，科技部863“高可靠性、低成本半导体激光器材料与器件工程化开发”项目实施

2010年，获批山东省大功率半导体激光器工程实验室

2011年，获批半导体发光材料与器件国家地方联合工程实验室

半导体激光器获山东省技术发明二等奖

2015年，完成公司股份制改造

2016年，成功登陆新三板

本次展会中，华光光电主要展示的产品有哪些?主要的优势和特色是什么?

汤庆敏：本次展会中，华光光电主要展出的产品有大中小功率各种波长的半导体激光器及应用产品，封装形式多种多样。自主知识产权的外延材料和芯片是公司的核心竞争力，可以很好地控制产品成本，从而使公司在消费类激光产品市场久负盛誉。

目前，华光光电拥有MOCVD、真空蒸发设备、器件制造设备、测试设备1000余台(套)，实现了半导体激光器稳定批量生产。此外，外延生产线、芯片生产线和器件封装生产线上实现了24小时不间断运转，有效避免了工艺参数的不连续性和波动性，保证材料及器件制作的高稳定性和一致性，使产品具有低阈值电流、高转换效率、长寿命等特点，可以替代国外进口产品，赢得了客户的一致好评。LD管芯及激光器件产量和市场占有率居国内第一位。产品广泛应用于激光显示、医疗、检测、指示及照明等领域。

由于公司自主生产外延片、管芯，并具有强大的后道封装能力，可以满足客户定制化需求，最大特色能够迅速形成大规模化生产。

据了解，华光光电之前在半导体照明领域也有所涉猎，之后专注于半导体激光器(LD)产品，这种调整基于什么样的考虑?华光光电在半导体激光器领域有哪些技术积累及创新?

汤庆敏：华光光电基于国家重点项目，其项目包括LED和LD两项内容，所以在以后的几年中，两项产品并行发展，由于LD在制作工艺和应用领域与LED有较大差异，作为半导体激光产品最近几年发展迅速，应用领域拓宽，华光光电将半导体激光业务独立出来，是为了使其业务更好的拓展，利于该业务迅速成长。

在半导体激光方面，华光光电拥有17年的GaAs材料生长及激光芯片、器件生产经验，具有从材料外延、芯片制作到器件封装完整的产业链。与股东单位山东大学的国家晶体材料重点实验室合作密切，对波导层设计、量子阱结构和量子效率模拟方面进行研究，使山东华光具备了外延材料、芯片、激光器件的设计与生产技术。此外，公司拥有10多年的激光装备及器件的生产经验，对生产稳定性控制有很深入的研究，具有多条激光器产品的外延片、管芯及封装生产线。高质量的外延材料、芯片和器件生产技术以及完整的集成生产线使华光光电成为目前国内唯一的具有激光器外延生产、管芯工艺生产、器件封装生产、激光应用产品开发和激光器产品评测一条龙配套能力的企业。

其中，激光显示用TM偏振大功率808nm激光器、高功率808nm非对称无铝应变量子阱激光器、650nm应变量子阱激光器外延材料、808无铝应变量子阱激光器外延材料等成果经省科技厅鉴定，技术水平达到国际先进水平。此外，公司完成了光纤耦合输出激光器的研发，该产品已经应用于红外监控、激光医疗等领域。近期我公司在大功率红激光、单芯12瓦封装、千瓦级叠阵封装取得重大技术进步，为企业发展注入后劲。

近几年，光纤激光器材料加工应用发展迅速，工业激光器成长较快。对此，华光光电有没有相应的布局?公司产品未来的发展方向是什么?

汤庆敏：随着智能制造的兴起，半导体激光加工得到很好的发展机会，与之配套的光纤激光器有他独特的优点得到生产厂家的倾慕，国内外外应用广泛。

我国光纤激光器产业化起步比较晚，早期国内光纤激光器几乎全部从海外进口，目前国内做工业光纤激光器的公司大约有十几家，大多数是自2010年以后由海外回国的学子创建。一半以上还有国内顶尖研究所的背景。但是由于海归人士各自为战的创业模式，他们均只带回了某一项或几项技术和工艺，而无法独自将整个光纤激光器制造的产业链带回，因此在创业初期几乎所有的公司都不同程度地依赖进口的关键零部件，有的干脆以组装进口为切入口，先占领应用市场。

华光光电作为具有自主知识产权的外延芯片和封装能的规模厂家，可以在做好消费类激光应用的同时，逐步介入该核心光源的研发和生产，实现核心部件国产化，为智能制造做出应有的贡献。目前核心光源的研发已取得阶段性成果。

在半导体激光器领域，国内企业在上游材料及芯片方面长期受制于人。据您了解，这种现象是否出现改观?您认为半导体激光器未来发展前景如何?

汤庆敏：半导体激光器基础材料和芯片在国内最早起于研究所和高校，主要从事理论研究和试验，基础材料和设备工艺受制于国外控制，产业化进步较慢，近几年得到很大改观，但与国外还有很大差距，国内通过对基础技术开始攻关，并取得不少业绩，相信不久材料和芯片国产化就会变成现实。

目前，半导体激光器的应用才刚刚开始，半导体激光广泛应用于娱乐显示、仪器仪表、医疗美容、激光加工，在照明领域也将取代传统照明，可以说，半导体激光是继硅器件、LED之后又一影响世界性的技术应用，必将渗透到我们生活的各个方面，未来发展前景无量。

在企业运营方面，华光光电积极引入资本资源，实现企业发展和布局，并于2016年成功登陆新三板。2017年公司发展有哪些新的规划?

汤庆敏：华光光电正在进行产业规模和技术升级，2016年成功登陆新三板，并开始接受IPO相关机构的辅导，走产业、资本双轮驱动道路，加大技术投入，同时有效地引进高端技术及人才，加快企业进步，实现大规模生产，扩大产品的品种，半导体激光器拓展到大功率激光器制造，建成国内最大的半导体激光器外延材料、管芯和器件的产业化基地。为中国半导体激光产业的大发展共同贡献力量。将华光光电打造成半导体激光行业的领军企业，成为世界光电产业的重要组成部分。

自1962年世界上第一台半导体激光器发明问世以来， 半导体激光器发生了巨大的变化，极大地推动了其他科学技术的发展， 被认为是二十世纪人类最伟大的发明之一。近十几年来，半导体激光器的发展更为迅速， 已成为世界上发展最快的一门激光技术。半导体激光器是以半导体材料(主要是化合物半导体)作为工作物质， 以电流注入作为激励方式的一种激光器。从最初的低温(77K)下运转发展到室温下连续工作， 由小功率型向高功率型转变， 输出功率由几毫瓦提高到千瓦级(阵列器件)。激光器的结构从同质结发展成单异质结、双异质结、量子阱(单、多量子阱)等270余种形式。制作方法从扩散法发展到液相外延(LPE)、气相外延(VPE)、分子束外延(MBE)、金属有机化合物气相淀积(MOCVD)、化学束外延(CBE)以及它们的各种结合型等多种工艺。

半导体激光器的应用范围覆盖了整个光电子学领域， 已成为当今光电子科学的核心技术。由于半导体激光器的体积小、结构简单、输入能量低、寿命较长、易于调制以及价格较低廉等优点， 使得它目前在光电子领域中应用非常广泛， 已受到世界各国的高度重视。

半导体激光器由于具有体积小、重量轻、效率高等众多优点，诞生伊始一直是激光领域的关注焦点，广泛应用于工业、军事、医疗、通信等众多领域。但是由于自身量子阱波导结构的限制，半导体激光器的输出光束质量与固体激光器、CO2激光器等传统激光器相比较差，阻碍了其应用领域的拓展。近年来，随着半导体材料外延生长技术、半导体激光波导结构优化技术、腔面钝化技术、高稳定性封装技术、高效散热技术的飞速发展，特别是在直接半导体激光工业加工应用以及大功率光纤激光器抽运需求的推动下，具有大功率、高光束质量的半导体激光器飞速发展，为获得高质量、高性能的直接半导体激光加工设备以及高性能大功率光纤激光抽运源提供了光源基础。

国内大功率半导体激光器研发历程概况

国外早在20世纪90年代初就开始此项研究，已经取得很大进展。国内起步相对较晚，但是发展很快，主要研究单位包括中科院半导体所、上海光机所、长春光机所、清华大学、中电集团十三所、中科院光电技术研究所和西安电子科技大学等。

中科院半导体所等单位采用的是光纤捆绑耦合技术进行光束整形。先用一根光纤柱透镜进行快轴压缩，然后进入与发光区相对应的严格周期分布的光纤排，最后把输出的多根光纤捆成一束。这种方法可以简便地实现LD线阵输出光场的对称化，且光束经过一段距离的光纤传输后在输出截面上的强度得到均匀化，传输过程中的光能损失也很小，缺点是输出光纤芯径粗，亮度不高。

2001年，吉林大学和长春光学精密机械学院用这种方法对10单元线阵半导体激光器条进行了光纤耦合实验，耦合效率为75%。2003年，中科院半导体所利用这种技术实现了60 W 的大功率输出，耦合效率为82% ，输出光纤为1.5 mm，数值孔径为0.11，现已实现小批量生产。

中科院光电技术研究所采用微柱透镜快轴准直并引起光束微偏转、消色差的双胶合透镜偏转光束、闪耀光栅阵列反偏并校正光束的方法进行光束整形，整形效果较好，得到了快慢轴方向比较均衡的光束质量，并能耦合进芯径200 mm、数值孔径0.22的光纤，但是整个系统由折射和衍射器件共同构成，结构复杂，耦合效率不高。

清华大学采用等腰直角棱镜组方法，整形系统由两套错位紧密排列的等腰直角棱镜组组合而成。对808 nm输出功率40 w 的半导体激光器列阵进行了光束整形，整形系统的功率效率为90%。整形前的慢轴、快轴光束质量参数比值为2 499，整形后为0.77。

武汉凌云科技光电有限责任公司采用折射整形法，在被整形线阵半导体激光器传播方向上依次放置两组互相垂直的、分别由M 片光学玻璃板片紧密排列构成的折射棱镜堆，进行光束的重排，实现快慢轴方向光束质量均匀化。目前该公司可以提供30 W、400 m的耦合输出系统。

中科院上海光学精密机械研究所采用折反射整形法，利用一组绕自身底棱旋转45°的微片棱镜堆，使得线阵半导体激光器发出的光在慢轴方向被N个微棱镜切割成N段，每一段光束在对应的微棱镜中经过几次内全反射后偏转90°，实现了慢轴光束在快轴方向的重排。利用此技术，实现了600 mm 光纤输出，系统的总效率达到52% 。

中电集团十三所采用偏振复合技术，首先两个线阵半导体激光器分别进行快轴准直和光束整形变换，将其中一路光束利用半波片改变其偏振态，使其与另一路光束偏振度正交，这样再经过偏振合束器，两路光就整合到一路，且光束质量不变，达到提高光亮度的目的。利用此技术，实现了两个808 nm线阵半导体激光器耦合进芯径400 μm，数值孔径0.22的石英光纤，整个系统耦合效率为60% ，功率密度48000 W/cm2 。

中国科学院半导体研究所早在2002年就报道了通过光纤排捆绑耦合进行光束整形的技术。半导体激光器线列阵的输出光束首先用多模光纤进行快轴压缩，然后一对一的耦合进精密排列的光纤列阵中，最后在输出端捆成一束，实现了l5 w 的激光输出，耦合效率为75%。该方法结构简单、耦合效率高、成本低、调节简单、利于产品化生产。2003年研制成功了一对线列阵半导体激光器60 w 功率光纤耦合输出器件，总耦合效率82% ，出光口径为1.5 mm，数值孔径0.1l。2004年5月又实现了单条线列阵半导体激光器30 W 功率光纤耦合输出，出光口径为1.07 mm，数值孔径0.1l。光电子器件国家工程中心的光纤排捆绑耦合整形器件已实现小批量生产。

大功率半导体激光器应用概况

大功率半导体激光器是一类用途非常广泛的光电子器件，输出功率可以高达百瓦、千瓦，甚至准连续输出功率达万瓦以上，而且这些器件的能量转换效率可高达50%以上。半导体激光器相对于其他类型激光器的最大特点就是波长多样性，随着应用领域的不断拓宽，大功率激光器的研究几乎包括整个650-1 700 nm波段。目前大功率半导体激光器以及大功率半导体激光器泵浦固体激光器在材料加工、激光打标、激光打印、激光扫描、激光测距、激光存储、激光显示，照明、激光医疗等民用领域，以及激光打靶、激光制导、激光夜视、激光武器等军事领域均得到广泛应用。

大功率半导体激光器在材料加工方面的主要应用有：软钎焊、材料表面相变硬化、材料表面熔覆、材料连接、钛合金表面处理、工程材料表面亲润特性改进、激光清洁、辅助机械加工等。北京工业大学研制了光束整形l 000 W 大功率半导体激光器，用于U74钢轨表面淬火试验。

军事方面的主要应用为：(1)半导体激光制导跟踪。从制导站激光发射系统按一定规律向空间发射经编码调制的激光束，且光束中心线对准目标;在波束中飞行的导弹，当其位置偏离波束中心时，装在导弹尾部的激光探测器接受到激光信号，经信号处理后，调整导弹的飞行方向，从而实现制导跟踪。(2)半导体激光雷达。半导体激光雷达体积小，精度高，具有多种成像功能和实时图像处理功能。可用于检测目标，测量大气水汽，云层，空气污染等。(3)半导体激光引信。通过对激光目标进行探测，对激光回波信息进行处理和计算，判断目标，计算炸点，在最佳位置进行引爆。(4)激光测距。半导体激光光源具有隐蔽性，广泛应用在激光夜视仪和激光夜视监测仪。(5)激光通信光源。半导体激光器是一种理想光源，具有抗干扰，保密性好等优点。蓝绿光可用于潜艇和卫星以及航空母舰的通信。(6)半导体激光武器模拟。可用于新型军训和演习技术。此外，半导体激光器还广泛应用在激光瞄准和报警、军用光纤陀螺等方面。

王立军团队攻克大功率半导体激光器关键核心技术

中国科学院长春光学精密机械与物理研究所王立军研究员带领的课题组，攻克了大功率半导体激光器关键核心技术，成功开发出千瓦量级、高光束质量、小型化的各种半导体激光光源，并将成为工业激光加工领域的新一代换代产品。日前这项“高密度集成、高光束质量激光合束高功率半导体激光关键技术及应用”荣获2011年度国家技术发明奖二等奖。

大功率半导体激光器是激光加工、激光医疗、激光显示等领域的核心光源和支撑技术之一。但是它也存在光束质量差、单元器件功率小、功率密度低等缺点。虽然通过激光线阵封装、叠层封装等技术，能够提高其功率到千瓦级，但是很难提高其功率密度和改善光束质量，限制了它在上述各领域的应用。

王立军团队通过激光光束整形、激光合束等关键技术，实现了高光束质量半导体激光大功率输出：发明了一种多模多光纤功率耦合器及其制备方法;获得了“多重光束耦合大功率半导体激光装置”和“大功率光束耦合半导体激光器”两项发明专利，攻克了半导体激光合束等系列关键技术，在国内首次开发出2600瓦高光束质量高效节能半导体激光加工机光源，为产品更新换代奠定基础;获得了“半导体激光线阵及迭阵的微通道热沉化学清洗装置”、“粗糙元型半导体激光器有源热沉结构及制备方法”、“半导体激光头泵浦源用微通道热沉结构及制备方法”和“复合热沉半导体激光器结构及制备方法”等4项授权发明专利。

攻克了千瓦级半导体激光器散热难题，开发出42层6700瓦激光迭阵模块，成功应用于国家重大项目;发明了一种垂直腔面发射激光器列阵的串接结构，解决了垂直腔面发射激光器大面积二维集成面阵需大电流驱动的技术难题，为千瓦至万瓦级高光束质量激光面阵开发及应用奠定了基础。

人物资料：

王立军

研究员，国务院政府特殊津贴获得者，博士生导师，课题组长。

1988年6月—1989年6月在瑞士邮政电报电话公司工作;1993年2月—1995年6月在美国西北大学量子器件中心做访问教授; 1994年在国际上首次研制出67瓦808nm无铝量子阱激光器迭阵。

在国内率先实现无铝量子阱大功率激光器、激光列阵、激光光纤耦合模块的突破，并开拓不同波长、不同功率、不同应用目标的无铝量子阱激光器研制、开发。同时从事微腔激光、有机聚合物激光和光纤激光的研究。

在国际上首次采用芯径转换技术研制出连续波输出20W高功率、高亮度光纤耦合模块，为国内报道最高亮度。研制出连续波输出123W激光光纤耦合模块，为国内报道最大功率，处于国内领先水平。光纤模块的光谱线宽、功率密度等已达到目前国际先进水平。

承担并出色完成国家部委，中科院重点、重大项目多项，获国家技术发明二等奖一项(2011)、国家科技进步奖二等奖一项(2007)、吉林省技术发明一等奖一项(2010)、吉林省科技进步奖一等奖两项(2004、2006)，均为第一完成人，鉴定成果10余项。发表论文200余篇，获得授权发明专利28项，合著专著两部。

主要科技成果：

一、808nm半导体量子阱大功率激光器列阵器件研究

国际上首次提出肖特基势垒接触无铝量子阱大功率半导体激光器列阵新结构，在国内率先开展并首次成功地研制出808nm无铝InGaAsP/InGaP/GaAs双异质结分别限制单量子阱高功率半导体激光器列阵。本研究采用真空镀膜及合金技术形成激光器双面电极，光刻和化学腐蚀相结合制备激光器波导条形结构，采用Au/InGaP肖特基势垒进行电流限制，采用电子束蒸发形成激光器前后腔面的高低反射膜，采用微通道热沉进行器件的组装。

二、高功率半导体激光器(LD)阵列研制

本成果首次成功地将肖特基势垒接触电流限制技术应用于无铝激光器列阵器件的结构研制中，首次研制出准连续输出功率80瓦808nm无铝InGaAsP/InGaP/GaAs双异质结分别限制单量子阱高功率半导体激光器列阵。本研究采用真空镀膜工艺和合金技术形成激光器两面的电极，光刻和化学腐蚀相结合形成激光器波导条形结构，采用Au/InGaP肖特基势垒进行电流限制，采用电子束蒸发形成激光器前后腔面的高低反射膜，采用微通道热沉进行器件组装。

三、无铝量子阱大功率半导体激光器及激光列阵模块

该成果突破了无铝大功率激光器、激光线阵、激光迭阵、激光光纤耦合模块中的一系列关键技术，在一些关键技术中具有自主知识产权，在中国开创了无铝量子阱激光器的研究领域，填补了国内空白，推动了中国大功率半导体激光器的发展，打破国际限运，满足国内急需。

1、在国际上首次成功地研制了808nm无铝双异质结分别限制单量子阱高功率半导体激光器，解决了大功率激光器的散热和电流阈值等问题，提高了激光器的损伤阈值，使激光器连续输出达3.2瓦，外量子效率91%，非常低的阈值电流密度212A/cm^2。

2、在国际上首次成功地将肖特基势垒接触电流限制技术应用于无铝量子阱激光器列阵器件的结构研制中，首次研制出808nm无铝肖特基势垒结构，双异质结分别限制单量子阱高功率半导体激光器列阵。器件准连续输出功率80瓦。

3、在国际上首次采用芯径转换技术研制出连续波输出20W高功率密度光纤耦合模块，为国内报道最高功率密度。研制出连续波输出123W激光光纤耦合模块，为国内报道最大功率。光纤模块的光谱线宽、功率密度等已达到目前国际先进水平，输出功率、阈值电流、光纤芯径、数值孔径、器件稳定性等，已达到2000年国际同类产品水平。获国家发明专利1项。由于该项目的研制成功，已迫使美国和其它国家在半导体激光器、激光列阵及激光光纤耦合模块等的限运相应放宽或解除。为中国首台半导体泵浦激光战术干扰机样机提供激光泵浦光源、为中国首台半导体激光泵浦信标机样机提供激光泵浦光源，价值500万元。与吉林华微电子股份有限公司合作开发及生产高功率半导体激光器。使该公司2001年股票上市，筹集资金4.05亿元，其中用于无铝量子阱大功率激光器项目投入资金5800万元，生产线正在建设中。

四、激光器系列技术标准体系建设

1.课题来源与背景

“激光器系列技术标准体系建设”属于吉林省质量技术监督局、吉林省信息产业厅项目。 激光器标准化是激光技术应用和产业化的关键。根据《中共吉林省人民政府关于加强自主创新建设创新型吉林省的决定》和《中共吉林省委吉林省人民政府关于加快全省电子信息产业发展的指导意见》，实施技术标准战略，充分发挥技术标准在提升产业竞争力、推动技术进步、规范市场秩序、促进贸易发展等方面的技术支撑作用，强化标准化手段，加快吉林省激光产业的快速发展，充实我国激光技术行业发展的基础。

2.研究目的及意义

为了加快吉林省光电子产业的快速发展，建立分类科学的激光器技术标准体系。为此本项目对国内现行国标、行业和行业规范进行了分类整理和归纳。激光器标准化是激光技术应用和产业化的关键。实施技术标准战略，技术标准在提升产业竞争力、推动技术进步、规范市场秩序、促进贸易发展等方面起到重要的技术支撑作用。技术标准是技术创新的源泉和动力之一，是推广和普及高科技科研成果，并且把其转化为生产力必不可少的先决条件。强化标准化手段是加快吉林省激光产业的快速发展，充实我国激光技术行业发展的基础。

3.主要论点及论据

依据现行国标、行业标准和行业规范对激光器技术标准进行了总体调研，系统归纳整理现行国家标准、行业标准、企业标准和规范，建立了分类科学和符合产业发展需要的激光器技术标准体系编制说明、框图和明细表。

4.创见与创新

1)建立了分类科学、层次合理的激光器技术标准体系框图和明细表。

2)编写了激光器技术标准体系分析和研究报告。

3)明确了今后的发展方向。

5.社会经济效益，存在问题

1)社会经济效益 该课题全面分析研究了国内外激光器产业发展现状，及相关产业技术标准现状，根据我省激光器发展需求，收集、梳理、研究建立了吉林省激光器技术标准体系，编制了技术标准体系表，提出了促进激光器产业发展的标准化工作的建议，为加快我省激光器产业规模化发展提供了技术支撑。 该课题成果适用于国内从事激光器技术研究和产品开发的生产部门，以及下列应用领域，如：制造业，航空、航天，激光显示，激光医疗及应用激光器的军事领域上。同时可以为企业和公众提供信息咨询服务。 该课题研究成果可以有针对性地指导我省激光器产业标准化工作，增强企业自主创新性能力、加快高技术成果产业化，对促进我省激光器产业技术进步、提升产业优势具有重大意义，经济社会效益突出。该研究成果已经列入长春光机所标准化研究工作重点，并且在2009年底要制定一项所标准，并在所标准的基础上将其纳入行业标准和国家标准。 技术标准通过加速企业的技术创新和技术扩散，促使企业加快新产品的研究和开发，促进企业产品的更新换代，提高企业的技术水平和产品的质量水平，加快产业结构升级，提高企业以及相关产业竞争能力的作用。

2)存在问题 吉林省企业在激光技术方面制定的标准很少。与国内其它光电子产业园区相比，处于较落后的状况。如武汉东湖高新区在光电子信息产业领域，提交并被批准的国际标准有4项、国家和行业标准近400项。目前，武汉国家高新技术产业标准化示范工作已正式启动。 吉林省企业的内部标准化部门在设置上与其它部门相比，还没有被多数企业所重视，一些知名企业虽然通过了ISO标准体系的认证，但是并没有相应的标准化部门，多数企业由质量管理部门负责产品生产过程中的国家标准和行业标准的执行。吉林省企业与国内其它标准化先进省市相比，参与国家标准化的活动少。很多企业注重经济效益，忽视了标准在企业经济效益中的作用。正是由于湖北省的高技术企业注重标准化工作，因此湖北省在光电子产业发展方面处于国内领先水平，可见标准对于企业甚至行业的发展所起到的推动作用。 因此应加大标准的宣传工作，使企业和研究部门都认识到技术标准的作用，政府部门做好政策的宣传和制定工作，科研部门要加强和企业的合作，使我省的标准化工作进入国家先进行列。

五、大功率半导体激光列阵及应用产品开发

1、课题来源与背景 属吉林省科技发展计划项目，合同号：20075001号。

2、技术原理及性能指标 千瓦级半导体激光迭阵是采用半导体工艺在芯片上制备半导体激光器结构，通过迭层集成封装技术、光束整形技术和高效散热技术以形成大功率半导体激光器迭阵光源模块。 (1)准连续输出大功率激光器迭阵：发射波长808nm，波长偏差3nm，15层输出功率：1630瓦; (2)连续输出大功率激光器迭阵：发射波长：808nm，单条输出功率80W/bar，20层输出功率1400W; (3)高光束质量半导体激光熔覆机：发射波长878.4nm，波长偏差1.6nm，输出功率1008.2W(CW)，光束质量79.3*81.2(mm·mrad)2; (4)大功率半导体激光熔覆机：发射波长：808.4nm，输出功率：2600W(CW);

3、技术的创造性与先进性 (1)解决了激光合束关键技术，研制出连续输出2600瓦，光束质量90×175(mm·mrad)2的高效节能半导体激光熔覆机光源。 (2)在国内首次研制出小型化、集成化的双路远程控制半导体激光点火系统，用于国家XXX重大预研项目的固体发动机点火试验，获得成功。

4、技术的成熟度，适用范围和安全性 研发出高亮度半导体激光器100套和连续输出2.6kW半导体激光熔覆机产品1套，已提供用户使用。 大功率半导体激光器是激光显示、激光监控、激光加工及激光军事应用的重要光源，目前在上述领域已经获得了广泛的应用。 千瓦级大功率半导体激光器及加工机产品，带有防静电、抗电磁干扰及高能激光的防护措施，不会对环境和人体造成伤害。

5、应用情况及存在的问题 建成了年产150万瓦生产能力的大功率半导体激光器工艺线1条，建成了半导体激光器及加工设备研发平台，半导体激光列阵产品开发年合同额1184万元。它的发展将形成相关产业集群，由它带动和支撑的领域产生的经济效益达千亿美元。

6、历年获奖情况 本项目攻克了半导体激光高密度集成封装技术、散热技术，是2011年国家技术发明二等奖“高密度集成、高光束质量激光合束高功率半导体激光关键技术及应用”中的部分内容。

结语与展望

随着半导体材料外延生长技术、半导体激光波导结构优化技术、腔面钝化技术、高稳定性封装技术、高效散热技术水平的不断提高，半导体激光器功率及光束质量飞速发展，促进了直接工业用半导体激光加工系统和高功率光纤激光器的发展。目前国际上直接工业用大功率半导体激光器在输出功率5000 W级别已超过灯抽运固体激光器的光束质量，在1000 W级别已超过全固态激光器的光束质量。随着化合物半导体技术的进步，工业用大功率半导体激光器的输出功率和光束质量将进一步提高，将进一步扩展其工业应用范围。在高功率光纤激光器抽运源方面，光纤耦合输出的功率不断上升，光纤芯径和数值孔径不断降低，导致光纤激光器的抽运亮度不断提高，同时成本却不断下降，因此未来高功率光纤激光器的输出功率与光束质量也将不断地提高。可以预计，在未来工业激光加工中，特别是在金属激光加工领域，大功率半导体激光器主要应用在激光表面处理、激光熔覆和近距离激光焊接领域，而大功率光纤激光器主要应用在光束质量要求更高的激光切割和远程激光焊接领域。

在国内，最近几年高功率、高光束质量大功率半导体激光器相关领域方面也取得了长足的进步，如北京凯普林光电公司在单个单元器件的光纤耦合方面，西安炬光科技公司在半导体激光芯片的封装方面均接近或达到了国际先进水平，北京工业大学在半导体激光器系统方面达到了国际先进水平。但是在半导体激光器的核心部件—半导体激光芯片的研制和生产方面，一直受外延生长技术、腔面钝化技术以及器件制作工艺水平的限制，国产半导体激光器件的功率、寿命方面较之国外先进水平尚有较大差距。这导致国内实用化高功率、长寿命半导体激光芯片主要依赖于进口，直接导致我国半导体激光器系统的价格居高不下，严重影响了大功率半导体激光器在我国的推广应用，同时也限制了我国高功率光纤激光器的研制和开发。可喜的是，随着当前我国化合物半导体器件，如LED、多节GaAs太阳能电池、红外热成像器等技术的不断应用和发展，化合物半导体器件的外延技术和封装技术将不断成熟，这些技术应用于同是化合物半导体器件的半导体激光器，大大促进半导体激光器件的国产化，从而推动半导体激光器这一高效、节能型激光器更广泛地运用于我国的工业、国防、科研等领域中。

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无铝量子阱大功率激光器关键技术及应用获得2007年国家科技进步奖二等奖

中科院长春光机与物理研究所王立军、宁永强等人的科研项目——无铝量子阱大功率激光器关键技术及应用，获得了2007年国家科技进步奖二等奖。

由于大功率半导体激光器具有体积小、重量轻、转换效率高、使用寿命长等优点，作为直接应用光源或作为泵浦光源在激光加工、激光医疗、激光显示，特别是在军事中的空间光通讯、大气光通讯等领域已获得重要应用。它是国防建设的核心元器件，1995年由于国内技术相对滞后，无20瓦产品， 美国明文规定，连续输出20瓦激光器对中国限运，在技术上进行封锁。国内外研发差距很大，国内当时许多关键技术不过关，只有少数1-2个单位生产1-3瓦GaALAs传统材料的单管边发射激光器，寿命只有3000小时，无法满足各行业特别是国防需求。

根据当时存在的问题，中科院长春光机与物理研究所王立军课题组在国内首次提出了采用无铝量子阱新结构材料体系，提高大功率边发射激光器寿命的新途径，陆续得到国家及省部级三项重点、四项重大和十二项一般项目的支持。

他们用这种新材料结构使激光器寿命在国内首次突破万小时，研制出了国际领先水平的大功率垂直腔面发射激光器。设计了大功率垂直腔面发射激光器新结构，在国际上首次研制出瓦级功率输出。发明了大功率高密度激光器封装、焊接、散热、光束整形等技术，突破了千瓦级激光迭阵组装的重大核心技术。6项主要性能指标居国际领先水平，该项目已授权发明专利9项，授权实用新型专利6项，受理发明专利申请23项。