【正文】 項(xiàng)。 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)。同時(shí)承擔(dān)單位擁有 20 多項(xiàng)有關(guān)大功率激光器的科研成果，包括“無(wú)鋁量子阱大功率激光器關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用” 、“大功率 808nm 無(wú) 鋁應(yīng)變量子阱激光器技術(shù)研究”、“Zn 擴(kuò)散窗口工 藝制 備大功率 300mW/650nm 半導(dǎo)體激光器”等關(guān)鍵技術(shù)。承擔(dān)單位所擁有的專(zhuān)利和成果覆蓋了大功率半導(dǎo)體激光器外延材料、芯片制作、器件封裝散熱技術(shù)、光束整形和光纖耦合技術(shù)、光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等多個(gè)方面，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn) 品的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。我國(guó)對(duì)激光顯示技術(shù)的關(guān)注也早已開(kāi)始，上世紀(jì) 80 年代末，激光顯示技術(shù)就已進(jìn)入我國(guó)“863” 計(jì)劃。 2022 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)；2022 年，我國(guó)研制出 60 英寸背投激光顯示機(jī)；2022 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)。這些科研成果標(biāo)志著我國(guó)進(jìn)入國(guó)際激光彩色顯示技術(shù)開(kāi)發(fā)的先進(jìn)行列。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:05318295237517激光顯示專(zhuān)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)，總數(shù)在 50 項(xiàng)左右，處于國(guó)際領(lǐng)先地位。因此，有專(zhuān)家表示，我國(guó)可以自主發(fā)展大色域激光顯示技術(shù)而不受制于國(guó)外專(zhuān)利?！爸袊?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?！?九五” 期間，中科院研發(fā)成功了功率大、體積小的全固態(tài)激光器，中科院成都光電所與物理所等單位希望能將激光器用于新領(lǐng)域，經(jīng)過(guò)多次論證， 認(rèn)為能研發(fā)激光電視。2022 年 6 月，國(guó)家 863 正式批準(zhǔn)該項(xiàng)目并開(kāi)始研發(fā)。一些重要激光產(chǎn)品尚未形成規(guī)模生產(chǎn)，產(chǎn)業(yè)化單位效益較低。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(lèi)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)。為加快發(fā)展我國(guó)的激光顯示產(chǎn)業(yè)，保持激光顯示的領(lǐng)先地位，急需解決大功率半導(dǎo)體激光器材料的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。目前我國(guó)在 LD 外延材料、芯片制造、器件封裝等方面均已掌握自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的單元技術(shù)，且部分核心技術(shù)具有原創(chuàng)性，初步形成了從上游材料、芯片制備，中游器件封裝及下游集成應(yīng)用的比較完整的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)體系。 技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)外延結(jié)構(gòu)采用無(wú)鋁量子阱技術(shù)、寬波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和 Mg 摻雜技術(shù) 采用無(wú)鋁有源區(qū)提高端面光學(xué)災(zāi)變損傷光功率密度。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。與含鋁 AlGaAs 材料相比, 無(wú)鋁材料具有更大的端面光學(xué)災(zāi)變損傷密度和更高的可靠性。因此, 采用無(wú)鋁有源區(qū)可以提高器件的輸出功率, 并增加器件的使用壽命。采用新型芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和鍍膜技術(shù) 開(kāi)展新型結(jié)構(gòu)激光器芯片的制作工藝，主要包括：載流子反射鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、真空解理技術(shù)、腔面膜設(shè)計(jì)和優(yōu)化、器件封裝技術(shù)、新型焊料試驗(yàn)、采用ECR 鍍膜技 術(shù)等。提高器件光學(xué)膜的損傷閾值等提高器件的可靠性、降低成本。薄膜應(yīng) 力是半導(dǎo)體薄膜的重要特性，在生長(zhǎng)過(guò)程中應(yīng)力的變化可能導(dǎo)致山東省大功率半導(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:05318295237518薄膜內(nèi)部連結(jié)失效、分層以及斷裂，對(duì)器件的性能和可靠性有著重要的影響。研究實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置改善成膜質(zhì)量，利用 Stoney 方程、光的干涉理論分析光點(diǎn)圖像位移信息和光強(qiáng)振蕩數(shù)據(jù)，得到薄膜表面多個(gè)點(diǎn)的應(yīng)力、薄膜的厚度和生長(zhǎng)率等量。 器件封裝、集成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和可靠性激光器制備、封裝中會(huì)引入應(yīng)力，應(yīng)力的存在引起激光器退化和失效。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。 （1）低失配熱沉封裝熱沉材料的膨脹系數(shù)與 GaAs 材料體系相差較大時(shí)，會(huì)使芯片承受較大的應(yīng)力，從而降低芯片壽命。銅熱沉封裝時(shí)焊接界面的應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致芯片變形，出現(xiàn)“smile” 現(xiàn)象，嚴(yán)重影響激光器壽命。研究無(wú)失配材料 AlN 或低失配材料如銅鎢取代常用的銅作為熱沉材料，減少“smile”現(xiàn)象發(fā)生，提高激光器可靠性和壽命。（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。采用 AuSn 焊料取代 In 焊 料，在焊接過(guò)程中管芯移位小，產(chǎn)生很小的應(yīng)力，能夠承受隨后在相對(duì)低的溫度下的后續(xù)組裝工藝。金錫焊料具有浸潤(rùn)良好、強(qiáng)度高、導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能優(yōu)良、無(wú)需助焊劑等特點(diǎn)。（3）選擇閾值、壽命、波長(zhǎng)、 發(fā)散角、功率一致的激光器進(jìn)行封裝和集成采用自動(dòng)焊接設(shè)備進(jìn)行封裝，提高成品率和一致性。通過(guò)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(guò)程檢測(cè)和最終檢測(cè)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性。采用高效散熱熱沉，控制熱沉溫度、保證系統(tǒng)良好的散熱。優(yōu)化單元技術(shù)包括散熱、焊接、光束整形等保證分系統(tǒng)及整個(gè)面陣的可靠性。（4）紅移效應(yīng)抑制方法熱特性是半導(dǎo)體激光器的關(guān)鍵特性。由于溫度升高必然帶來(lái)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:05318295237519陷，對(duì)器件的壽命有嚴(yán)重影響。在電路設(shè)計(jì)上，將恒電流和恒功率有機(jī)的集成于一體，通過(guò)相應(yīng)的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)，改變控制功能。對(duì)于恒電流，主要采用負(fù)反饋設(shè)計(jì)，應(yīng)用電流串聯(lián)負(fù)反饋原理取得恒流效果；對(duì)于恒功率的設(shè)計(jì)主要利用 PD（光檢測(cè) 器）能夠檢測(cè)發(fā)光功率，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的特性。對(duì)于恒溫控制系統(tǒng)也利用負(fù)反饋設(shè)計(jì)。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(wèn)題，同時(shí)還抑制了波長(zhǎng)漂移等問(wèn)題。 應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì) 半導(dǎo)體激光器是成熟較早、進(jìn)展較快的一類(lèi)激光器，由于它的波長(zhǎng)范圍寬，制作簡(jiǎn)單 、成本低、易于大量生 產(chǎn)，并且由于體積小、重量輕、壽命 長(zhǎng)，因此，品種發(fā) 展快， 應(yīng)用范 圍廣，目前已超 過(guò) 300 種。因此在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。軍事方面的應(yīng)用：Ⅰ）激光引信；Ⅱ）激光制導(dǎo)；Ⅲ）激光測(cè)距；Ⅳ）激光雷達(dá)，高功率半導(dǎo)體激光器已用于激光雷達(dá)系統(tǒng)；Ⅴ）激光模擬；Ⅵ）深海光通等。在產(chǎn)業(yè)和技術(shù)方面的應(yīng)用：Ⅰ）光纖通信； Ⅱ）光盤(pán)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。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。民用方面的應(yīng)用：Ⅰ）激光指示；Ⅱ）激光玩具等。 目前我國(guó)在激光器方面具有一定規(guī)模的企業(yè)約 600 家，各種大大小小企業(yè)已超過(guò) 1000 家。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)。2022 年我國(guó)實(shí)現(xiàn) LD 產(chǎn)值為 100 億元，2022 年應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到 340 億元，預(yù)計(jì)到 2022 年國(guó)內(nèi) LD產(chǎn)業(yè)的規(guī)模將超過(guò) 800 億元，成為全球重要的激光器生產(chǎn)基地。隨著國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體激光器技術(shù)日漸成熟和產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速擴(kuò)大，我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)及國(guó)外企業(yè)開(kāi)始大量向我國(guó)大陸轉(zhuǎn)移，我國(guó)大陸地區(qū)已經(jīng)成為半導(dǎo)體激光器產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快、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:05318295237520潛力最大的地區(qū)。從 20 世紀(jì) 70 年代末開(kāi)始，半導(dǎo)體激光器明顯向著兩個(gè)方向發(fā)展，一類(lèi)是以傳遞信息為目的的信息型激光器。另一類(lèi)是以提高光功率為目的的功率型激光器。在泵浦固體激光器等應(yīng)用的推動(dòng)下，高功率半導(dǎo)體激光器在 20 世紀(jì) 90 年代取得了突破性進(jìn)展，其標(biāo)志是半導(dǎo)體激光器的輸出功率顯著增加，國(guó)外千瓦級(jí)的高功率半導(dǎo)體激光器已經(jīng)商品化，國(guó)內(nèi)樣品器件輸出已達(dá)