【正文】 平板顯示領(lǐng)域落后于日本和韓國(guó)，正積極瞄準(zhǔn)新一代顯示技術(shù) —— 激光顯示。 CS 封裝的單管激光器輸出功率最高到達(dá)了8W。為了提高激光器的效率，美國(guó)國(guó)防高技術(shù)研究計(jì)劃署（ DARPA ）于 2020 年啟動(dòng)了超高效率半導(dǎo)體激光器光源項(xiàng)目（ super high efficiency diode source ,SHEDS） ,其最終目標(biāo)是將半導(dǎo)體激光器的功率轉(zhuǎn)換提升到 80%以上。 是制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范行業(yè)發(fā)展的有效手段之一 山東省 大功率半導(dǎo)體激光器工程實(shí)驗(yàn)室 的建設(shè)，將建立半導(dǎo)體 激光器 標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)。公司現(xiàn)有半導(dǎo)體激光二極管（ LD）產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位，是國(guó)內(nèi)唯一一家從外延材料、管芯制作、器件及應(yīng)用產(chǎn)品生產(chǎn)線的企業(yè)，LD管芯產(chǎn)銷量穩(wěn)居全國(guó)第一。 我國(guó)是世界 半導(dǎo)體激光器 生產(chǎn)第一大國(guó)，但主要是中低端產(chǎn)品，大而不山東省大功率半導(dǎo)體激光器工程實(shí)驗(yàn)室 資金申請(qǐng)報(bào)告 北京國(guó)際工程咨詢公司 電話 :053182952375 11強(qiáng)。如美國(guó)的 JDSU 、 COHERENT，德國(guó)的 OSRAM、西門子等。我國(guó)對(duì)激光顯示技術(shù)的關(guān)注也早已開始，激光顯示專利涉及到激 光器外延材料激光顯示系統(tǒng)的主要關(guān)鍵環(huán)節(jié)和核心技術(shù)，特別在共性核心技術(shù)領(lǐng)域 —— 大色域激光光源、勻場(chǎng)消相干等取得了完整的自主創(chuàng)新知識(shí)產(chǎn)權(quán)，處于領(lǐng)先地位。我國(guó)在光學(xué)引擎、投影屏發(fā)展方面都比較迅速，急需大功率半導(dǎo)體激光器的產(chǎn)業(yè)化來推進(jìn)激光顯示技術(shù)的應(yīng)用。四十年來，激光廣泛地應(yīng)用于國(guó)防、通訊、醫(yī)療、工業(yè)應(yīng)用、出版業(yè)、科學(xué)和工程研究、環(huán)境監(jiān)測(cè)、精密測(cè)量、服務(wù)業(yè)和家庭娛樂等各個(gè)領(lǐng)域。量子阱激光二極管具有閾值電流低，輸出功率高的優(yōu)點(diǎn)，是目前市場(chǎng)應(yīng)用的主流產(chǎn)品。積極支持山東浪潮華光光電子有限公司半導(dǎo)體照明用外延片、管芯、器件及應(yīng)用產(chǎn)品等項(xiàng)目的建設(shè)和實(shí)施”。即重點(diǎn)研發(fā) SiC 和 GaN 等單晶材料技術(shù)；襯底技術(shù)和單晶生產(chǎn)設(shè)備；新 SiC 襯底工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)；藍(lán)光外延生長(zhǎng)及管芯制作技術(shù)；大功率白光制造與封裝生產(chǎn)技術(shù)。 （ 3）《山東省半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（ 20202020）》指出“ 加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合，建立企業(yè)研發(fā)中心，提高產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力。 山東華光光電子有限公司半導(dǎo)體激光器的產(chǎn)業(yè)化將會(huì)大大降低半導(dǎo)體激光器的價(jià)格，帶動(dòng)激光器應(yīng)用市場(chǎng)的發(fā)展和更加廣泛的應(yīng)用。 項(xiàng)目總投資、投資構(gòu)成及資金籌措方案 本項(xiàng)目 總投資 為 1000 萬元，其中 設(shè)備購(gòu)置 費(fèi)用 650 萬元， 關(guān)鍵原材料材料等 其他費(fèi)用 200 萬元，預(yù)備費(fèi)用 150 萬元。 高功率半導(dǎo)體激光器列陣、模組設(shè)計(jì)及可靠性研究 。 山東省 大功率半導(dǎo)體激光器工程實(shí)驗(yàn)室 組建后，將集產(chǎn)、學(xué)、研各方面的優(yōu)勢(shì)，搭建一個(gè)廣闊的平臺(tái)，為我省光電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供強(qiáng)大的智力支山東省大功率半導(dǎo)體激光器工程實(shí)驗(yàn)室 資金申請(qǐng)報(bào)告 北京國(guó)際工程咨詢公司 電話 :053182952375 3 持和技術(shù)支持。 3）在醫(yī)療和生命科學(xué)研究 方面的應(yīng)用：Ⅰ）激光手術(shù)治療；Ⅱ）激光動(dòng)力學(xué)治療；Ⅲ）生命科學(xué)研究等。在科研方面通過和山東大學(xué)的合作，成為 國(guó)內(nèi) 產(chǎn)學(xué)研合作的典范。 公司現(xiàn)占地 43畝，建筑面積 5000 平方米，擁有世界最大的光電子器件生產(chǎn)型 MOCVD 設(shè)備 6 臺(tái) （ 套 ） ，配套 300 多臺(tái) （ 套 ） 管芯生產(chǎn)設(shè)備和測(cè)試設(shè)備，是國(guó)內(nèi)最大的發(fā)光二極管和激光二極管生產(chǎn)企業(yè)。 山東省大功率半導(dǎo)體激光器工程實(shí)驗(yàn)室 資金申請(qǐng)報(bào)告 北京國(guó)際工程咨詢公司 電話 :053182952375 2 2）在產(chǎn)業(yè)和技術(shù)方面的應(yīng)用：Ⅰ）光纖通信；Ⅱ）光盤存??；Ⅲ）光譜分析；Ⅳ）光信息處理；Ⅴ）激光微細(xì)加工；Ⅵ）激光報(bào)警器；Ⅶ）激光機(jī)打印機(jī)；Ⅷ）激光條碼掃描器；Ⅸ）抽運(yùn)固體激光器；Ⅹ）高清晰度激光電視等。 山東華光建立 山東省 大功率半導(dǎo)體激光器工程實(shí)驗(yàn)室 ， 可 迅速提高技術(shù)水 平和產(chǎn)品檔次，促進(jìn)壯大產(chǎn)業(yè)規(guī)模，對(duì)于加快 推進(jìn) 山東省半導(dǎo)體 激光器 產(chǎn)業(yè) 的優(yōu)勢(shì)地位 、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、形成國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的半導(dǎo)體 激光器 產(chǎn)業(yè)基地具有重要意義。 高功率半導(dǎo)體激光器封裝技術(shù)理論研究 。 項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)為 山東省 濟(jì)南 市 山東華光光電子有限公司 原 廠區(qū)內(nèi)； 建設(shè)期 自 2020 年 7 月至 2020 年 12 月， 共計(jì) 18個(gè)月。 目前國(guó)內(nèi) LD 市場(chǎng)大部分被國(guó)外產(chǎn)品占據(jù)，國(guó)內(nèi) LD廠家只有華光等少數(shù)廠家，其中山東華光半導(dǎo)體激光器占主導(dǎo)地位，年產(chǎn) LD外延片近萬片， LD 管芯 2 億粒，器件 50 萬只，產(chǎn)品銷往國(guó)內(nèi)外， LD產(chǎn)品市場(chǎng)占有率居國(guó)內(nèi)第一位。 國(guó)家《產(chǎn) 業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄 (2020 年本 )》列出了國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的二十六大類， 其中包括半導(dǎo)體激光器系列 。二是研發(fā)半導(dǎo)體照明“ 五大關(guān)鍵技術(shù)” 。支持下游 LED、 LD半導(dǎo)體照明燈產(chǎn)業(yè)和 LED背光源、顯示屏等產(chǎn)業(yè)發(fā)展。 （一）半導(dǎo)體 激光 二極管 激光 二極管（簡(jiǎn)稱 LD）， 本質(zhì)上是一個(gè)半導(dǎo)體二極管，按照 PN 結(jié)材料是否相同，可以把激光二極管分為同質(zhì)結(jié)、單異質(zhì)結(jié)（ SH）、雙異質(zhì)結(jié)（ DH）和量子阱（ QW） 激光二極管。激光技術(shù)的發(fā)展，極大地帶動(dòng)了相關(guān)科學(xué)研究的蓬勃發(fā)展，帶來了遍及社會(huì)和經(jīng)濟(jì)生活各個(gè)領(lǐng)域的廣泛用途。其中大功率激光器是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的核心。為了抓住顯示技術(shù)更新?lián)Q代所帶來的巨大商機(jī)，各國(guó)都在加大對(duì)激光顯示技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化力度。用于激光加工、軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域的大功率的固體激光器，德國(guó)、美國(guó)具有非常大的優(yōu)勢(shì)，配套的大功率半導(dǎo)體激光器生產(chǎn)幾 乎被幾個(gè)大公司壟斷。 2020 年我國(guó)實(shí)現(xiàn) LD 產(chǎn)值為， 2020 年應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到 ，預(yù)計(jì)到 2020 年國(guó)內(nèi) LD 產(chǎn)業(yè)的規(guī)模將超過 億元。 山東華光光電子有限公司目前的產(chǎn)品和技術(shù)水平在國(guó)內(nèi)光電子產(chǎn)業(yè)界已具有較大影響。其項(xiàng)目建設(shè)的意義如下： 是提升我國(guó)半導(dǎo)體 激光 產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的有效手段 通過組建 大功率半導(dǎo)體激光器工程實(shí)驗(yàn)室 ，強(qiáng)化我國(guó)半導(dǎo)體 激光器 產(chǎn)業(yè)技術(shù)原始創(chuàng)新能力，突破 激光 二極管外延材料、芯片關(guān)鍵工藝技術(shù)，有利于打破 日、美、德 等發(fā)達(dá)國(guó)家 對(duì)我國(guó)半導(dǎo)體 激光器 產(chǎn)業(yè)的技術(shù)壁壘，降低對(duì)國(guó)外芯片的依賴，有效提升我國(guó)半導(dǎo)體 激光 產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)能力。 國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀 國(guó)外技術(shù)現(xiàn)狀 從二十世紀(jì)八十年代開始，隨著半導(dǎo)體激 光器外延生長(zhǎng)技術(shù)和量子阱結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體激光器技術(shù)的迅速發(fā)展，大功率半導(dǎo)體激光器在輸出功率和可靠性方面都取得了巨大進(jìn)步，到 2020 年，單條器件輸出功率已超過 100W，功率轉(zhuǎn)換效率約為 40%60%，壽命長(zhǎng)達(dá) 10000h。 山東省大功率半導(dǎo)體激光器工程實(shí)驗(yàn)室 資金申請(qǐng)報(bào)告 北京國(guó)際工程咨詢公司 電話 :053182952375 15國(guó)外多家公司有 808nm 單管激光器產(chǎn)品，有 CS 封裝結(jié)構(gòu)、快軸壓縮結(jié)構(gòu)、光纖耦合輸出等多種產(chǎn)品。日本、韓國(guó)在液晶顯示和等離子顯示領(lǐng)域已經(jīng)取得領(lǐng)先的技術(shù)和市場(chǎng)地位，如今又將下一代顯示技術(shù)的發(fā)展方向鎖定在激光顯示技術(shù)。研究單位主要集中的高等院校和研究所，主要有中科院半導(dǎo)體所、長(zhǎng)春光機(jī)所、長(zhǎng)春理工大學(xué)、清華大學(xué)、山東大學(xué)、中電集團(tuán) 13 所等；在產(chǎn)業(yè)化方面主要有 山東瑞森華光光電子有限山東省大功率半導(dǎo)體激光器工程實(shí)驗(yàn)室 資金申請(qǐng)報(bào)告 北京國(guó)際工程咨詢公司 電話 :053182952375 16公司 、武漢凌云科技有限責(zé)任公司、中科院長(zhǎng)春光機(jī)所等，其中除 山東 瑞森華光 等少數(shù)企業(yè)進(jìn)行外延材料生長(zhǎng)外其他企業(yè)都以封裝和應(yīng)用為主。項(xiàng)目申請(qǐng)承擔(dān)單位擁有總數(shù)近 70 項(xiàng)：其中長(zhǎng)春光機(jī)所擁有 45 項(xiàng)、長(zhǎng)春理工大學(xué)擁有 15 項(xiàng)、山東瑞森華光光電子有限公司擁有 7 項(xiàng)。 “中國(guó)激光電視的研發(fā)是與世界同步的，在一些領(lǐng)域甚至是領(lǐng)先世界”，邢廷文告訴記者。端面光學(xué)災(zāi)變損傷是限制器件功率密度的最主要因素之一。產(chǎn)生應(yīng)力的因素有封裝熱沉、焊接工藝、光學(xué)膜成膜工藝和機(jī)械化學(xué)拋光工藝。通過已 有的高功率半導(dǎo)體激光器的測(cè)試技術(shù)平臺(tái)，完成關(guān)鍵工藝的過程檢測(cè)和最終檢測(cè)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性。解決了在寬溫條件下半導(dǎo)體激光器輸出功率不穩(wěn)定問題，同時(shí)還抑制了波長(zhǎng)漂移等問題。 上游外延、芯片，中游封裝，下游應(yīng)用各環(huán)節(jié)均已進(jìn)入量產(chǎn)階段， 中國(guó)擁有巨大的激光器工業(yè)和激光器市場(chǎng)。 單管的大功率半導(dǎo)體激光器輸出功率有限 , 現(xiàn)在較為成熟的 808nm波長(zhǎng)單管產(chǎn)品輸出功率最大不過三、五瓦 , 因此 , 人們把半導(dǎo)體激光器作成列陣來增大輸出功率?，F(xiàn)在出現(xiàn)了模塊化 , 即將激光晶體和列陣集成在一起。所以在封裝研究過程中 , 提高封裝密度的同時(shí) , 也要減少器件熱阻。另一類是以提高光功率為目的的功率型激光器。 在產(chǎn)業(yè)和技術(shù)方面的應(yīng)用： Ⅰ）光纖通信； Ⅱ）光盤存取； Ⅲ）光譜分析； Ⅳ）光信息處理；Ⅴ）激光微細(xì)加工；Ⅵ）激光報(bào)警器；Ⅶ）激光機(jī)打印機(jī)；Ⅷ）激光條碼掃描器；Ⅸ）抽運(yùn)固體激光器；Ⅹ）高清晰度激光電視等。由于溫度升高必然帶來半導(dǎo)體激光器閾值電流增加、發(fā)射波長(zhǎng)紅移，造成模式的不穩(wěn)定，同時(shí)還增加了內(nèi)部缺陷，對(duì)器件的壽命有嚴(yán)重影響。 （ 2） 低退化焊接工藝 半導(dǎo)體材料與歐姆接觸金屬之間接觸不良，界面狀態(tài)不穩(wěn)定是歐姆接觸退化的主要原因。提高器件光學(xué)膜的損傷閾值等提高器件的可靠性、降低山東省大功率半導(dǎo)體激光器工程實(shí)驗(yàn)室 資金申請(qǐng)報(bào)告 北京國(guó)際工程咨詢公司 電話 :053182952375 18成本。國(guó)內(nèi)在大功率半導(dǎo)體激光器的產(chǎn)業(yè)方面相比上述發(fā)達(dá)國(guó)家有較大的差距，類似于這種單管集成的光纖耦合模塊國(guó)內(nèi)有幾家機(jī)構(gòu)處于起步階段，但是少有產(chǎn)品和相關(guān)文獻(xiàn)。 2020 年， 我國(guó)在該技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破，推出全固態(tài)激光顯示原理樣機(jī)； 2020 年，我國(guó)研制出 60 英寸背投激光顯示機(jī)； 2020 年，推出 84 英寸背投激光顯示機(jī)，最近又研制成功 140 英寸大屏幕激光顯示樣機(jī)。 在外延結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)普遍采用了應(yīng)變量子阱結(jié)構(gòu)，同時(shí)采用無鋁有源區(qū)提高端面光學(xué)災(zāi)變損傷的功率密度。自 2020 年至今先后有多家公司推出激光電視概念樣機(jī)。日本在光電子技術(shù)方面占首位 ,在激光醫(yī)療及激光檢測(cè)方面，美國(guó)占首位，而在激光材料加工設(shè)備方面則是德國(guó)占首位。同時(shí)研制出了 無鋁寬波導(dǎo)分別限制異質(zhì)結(jié)多量子阱 (BWSCHQW) 結(jié)構(gòu)激光器，準(zhǔn)連續(xù)波（ QCW ）輸出功率達(dá)到 (條寬為 100um, 腔長(zhǎng)為 2mm)。 是強(qiáng)化企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新主體地位的重要途經(jīng) 建設(shè) 大 功率半導(dǎo)體激光器工程實(shí)驗(yàn)室 有利于引導(dǎo)企業(yè)加大研究開發(fā)設(shè)施建設(shè)和研發(fā)活動(dòng)的投入，有效整合產(chǎn)學(xué)研資源，以企業(yè)發(fā)展、市場(chǎng)需求為山東省大功率半導(dǎo)體激光器工程實(shí)驗(yàn)室 資金申請(qǐng)報(bào)告 北京國(guó)際工程咨詢公司 電話 :053182952375 13導(dǎo)向，以提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力為目標(biāo)，開展 LD 外延材料研發(fā)，芯片研發(fā)和產(chǎn)業(yè)鏈整合，促進(jìn)企業(yè)成為科技投入和技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)的主體。建設(shè) 大功率半導(dǎo)體激光器工程實(shí)驗(yàn)室 ， 迅速提高 LD 技術(shù)水平和產(chǎn)品檔次，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)半導(dǎo)體 激光器 產(chǎn)業(yè)發(fā)展、推動(dòng)我省半導(dǎo)體 激光器 產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)是十分必要的。 我國(guó)的半導(dǎo)體 激光器 產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)還不是很合理。在 2020 年日本愛知世博會(huì)上，索尼公司推出的超大屏幕激光電影也吸引了眾多眼球。 山東省大功率半導(dǎo)體激光器工程實(shí)驗(yàn)室 資金申請(qǐng)報(bào)告 北京國(guó)際工程咨詢公司 電話 :053182952375 10（三）世界產(chǎn)業(yè)格局 半導(dǎo)體激光器在技術(shù)上具有基礎(chǔ)性研究與應(yīng)用開發(fā) 同步的特點(diǎn)，在產(chǎn)業(yè)上具有產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)，多學(xué)科、多領(lǐng)域交叉融合的特點(diǎn)， 同時(shí) 半導(dǎo)體激光器有著