激光技术项目
发布人:新特光电 时间:2017-05-08 关注:

1、脉冲激光制备功能材料技术

利用高能短脉冲激光聚焦作用于靶材料表面,产生等离子体,使材料的结构及特性发生改变,重新生长成具有特殊性质的功能材料。利用该原理可制备具有广阔市场前景的类金刚石膜、高温超导薄膜、铁电薄膜及磁性薄膜等功能薄膜,还可用于制备超细纳米粉等。

该技术的优点是:生长出的材料可以和靶材料成分保持很好的一致性;操作简便,可对多个靶材料同时作用,适于制备多元素化合材料;室温沉积,可以在任 何衬底材料上生长功能膜;能量大,几乎可以蒸发一切难熔的靶材料;靶材料利用率高损耗少;在制备功能膜方面该技术具有绝对的竞争力。相较传统的化学气相沉 积等技术具有:离子动能高、离化程度高、易掺杂、薄膜硬度高、透过率高、稳定性高等优势。

激光制备功能材料是当前国内外的热点与前沿技术,我单位完成的脉冲激光沉积类金刚石膜项目,在国际上首次实现了激光制备类金刚石膜的工程化,并获得 了军队科技进步一等奖。研制的类金刚石膜纳米硬度达到44Gpa,远高于其他方法(一般低于20GPa),通过了军标环境试验;在太阳能电池、硅、锗、硫 化锌等材料上已实现了很好的增透保护效果;在扬声器的振膜上镀制类金刚石膜后其高频响应特性得到明显改善。镀类金刚石膜的材料抗摩擦、耐腐蚀、耐高温、疏 水等性能大幅提高。

该技术在制备包括超导薄膜、铁电薄膜在内的其他功能膜以及超细纳米粉时也具有绝对的优势,可以制备出其他方法无法制备的高性能功能膜。

该技术可广泛应用于光学、机械、医学、声学及电子学等所有需要研究新型功能材料的领域。其中制备的类金刚石膜在增透保护膜、减磨涂层、磁盘涂层、扬 声器振膜、水净化电极、心脏瓣膜、人工关节等方面均有极为广阔的市场前景。制备的超细纳米类金刚石粉添加于汽油后,对发动机关键部分不仅具有润滑功能,对 微小裂纹、缺口等更具有自修复功能。

采用本技术制备的超导薄膜具有超导转变温度高和超导临界电流密度高等优点,可广泛应用于电子学领域;制备的铁电薄膜可极大地改善薄膜的铁电性和疲劳特性,在铁电记忆、压电、热释电和介电等集成器件中有重要应用。

预期效益:使用本技术在光学镜头和太阳能电池表面镀制类金刚石膜后,其在风沙、盐雾、高温等恶劣环境下的寿命将增加至少两三倍以上,用于机械模具、 发动机、扬声器振膜、水净化电极、心脏瓣膜等方面后,相关产品的性能也将大幅提高,而生产成本、维护费用等大幅降低。作为一种新型前沿的科学技术,本技术 制备的其他功能材料在提高性能和降低成本上也都具有绝对的优势,经济效益和社会效益不可估量。

2、棱镜式激光陀螺设计与制造技术

棱镜式激光陀螺是一种完全不同于反射镜式激光陀螺的高精度惯性传感器。它利用SAGNAC效应,通过拾取环型激光器中两束相向运行的光程差(频率差)来实现对载体角速度的感知,是用一种特殊的全反射棱镜(TRP)实现光路闭合和超低损耗的激光谐振腔。

技术特点:本技术实现的棱镜式激光陀螺,为光机电一体化的高科技产品,具有动态范围宽、测量精度高、启动快、数字式输出、抗干扰能力强、受冲击振动影响小、便于自检、寿命超过15年等优点。技术水平达到国内领先,国际一流水平。民用产品能够达到的基本性能如下:

分辨率:    1.16″/s;

测量精度:  0.03~0.05°/h;

测量范围:  <300°/s。

应用行业:建筑,交通,精密机械加工。

适用产品:中高精度经纬仪(隧道涵洞用),精密测角仪(测倾仪),精密转台(伺服机构),数显精密分度台。

专利状态:

  • 一种气体激光器的射频激励装置    201020613901.5
  • 一种机抖式激光陀螺仪的加噪电路    201020613903.4
  • 一种光电转化集成前置放大器    201020614195.6
  • 一种新型气体激光器的稳频装置    201020602820.5
  • 一种棱镜式激光陀螺的引燃控制装置    201020602802.7
  • 一种全反射棱镜式激光陀螺    201020650428.8
  • 一种计数器芯片零误差工作电路    201020655863.X
  • 一种激光陀螺抖动偏执机构幅值控制及锁相电路201020658463.4

3、小型机载激光雷达三维测绘

小型机载激光雷达三维测绘系统(Light Detection And Ranging,简称LiDAR)是一种新型的综合应用激光测距仪、IMU、GPS的快速测量系统,可以直接联测地面物体各个点的三维坐标。系统还集成高 分辨率数码相机,用于同时获取目标影像。根据系统子单元的不同选型,可制造出不同性能参数产品。目前,公司已开始对激光雷达进行自主研发。涉及的技术内容 有:激光扫描系统技术研究、激光点云数据与DGPS及IMU惯性导航单元数据融合技术研究、航拍高分辨率数码图像和激光点云嵌套技术研究、系统控制及数据 实时记录存储处理技术研究等方面。

该技术用于:电力选线、巡线,数字化电网,高速公路和高铁建设、维护,城市三维建模,环境监测,森林管理,灾害分析和重建等等。该技术对地勘测时主 动式测量直接获取地面三维坐标,不受天气及太阳高度角的影响,可以全天候勘测作业,植被穿透能力强,激光点穿透植被,获得真实的地面信息,大大减少了野外 勘测的工作,提高了工作效率,结合成果数据对该区域规划设计前进行线路优选、合理规划,减少植被砍伐量,减少拆迁房屋纠纷,带来很好的经济效应和社会效 应,市场前景广阔。

与传统激光雷达相比,小型机载激光雷达测量系统具有以下优势:

重量轻:SK-300的重量为20公斤左右;

数据质量好: 数码影像地面分辨率5cm,高程精度15cm;

飞行平台多样化及效益高:目前是世界上唯一能够搭载在动力三角翼等低空飞行平台的商业化激光雷达;

复杂地形的点云滤波和点云编辑技术;

激光点云建筑物快速三维建模技术;

电力线三维快速建模技术。

预期效益:我们研发的基于低空飞行平台的激光雷达系统重量不超过20公斤,初步确定价格约为500~600万元左右,主要市场为中国和东南亚。根据 前面的分析,我们可以看到,这个市场前景广阔,而且因为价格和重量、体积的优势,其客户群体应该比现在市场上能提供的传统激光雷达系统的客户群要大得多。 举电力行业为例:电力线路的设计、施工、维护和资产管理,使用激光雷达技术是非常具有优势的,但目前全国5大电网公司共若干家电力公司,没有一家拥有这种 系统,原因就是这种系统过于笨重,而且价格昂贵。而据我们的市场调查显示,他们表示价格在700万以内的情况下,他们非常愿意购买这样的设备。据了解,全 国有220个城市有电力公司,每个电力公司都有能力也有需求购买这样的设备,而且有的公司还表示不止购买一台。还有高速公路建设部门和铁路建设部门,可以 预见,这是市场将是巨大的。因此,作为这一新产品的先锋,我们在市场上必定能抢占先机,获得很高的回报。

在国际市场上,据我们了解,目前在亚洲,主要是日本,马来西亚等,还有澳大利亚等国家,飞机及激光雷达系统都不能满足市场需求,以我们这样的产品优势和价格优势,将该产品推向国际市场是完全有可能的。

通过该项目的实施,还将生产一系列应用于不同需求的激光雷达系统,满足市场需求,提高行业竞争力。

4、高功率固体激光器技术

采用最新的光学、数学、结构力学设计软件,对激光器腔型、增益介质、结构布局进行系统设计,提高固体激光器的稳定性和可靠性。

技术特点:固体激光器激光输出功率高,可靠性高,光束质量好。输出功率:绿光(532nm)200W,红外(1064nm)500W,脉宽:约50ns,重频:5-25kHz。

应用领域:非线性光学、光谱学、光学泵浦、测速、激光医疗和材料激光加工领域。

5、激光快速成型技术应用

激光快速成型技术与传统制造方法不同,快速成型从零件的CAD几何模型出发,通过软件分层离散和数控成型系统,用激光束将材料逐层堆积而形成实体零件。由于它把复杂的三维制造转化为一系列二维制造的叠加,因而可以生成几乎任意复杂的零部件。使用CO2激光器烧 结粉末材料(如蜡粉、PS粉、ABS粉、尼龙粉、覆膜陶瓷和金属粉等),成型时先在工作台上铺上一层粉末材料,激光束在计算机的控制下,按照截面轮廓的信 息,对制件实心部分所在的粉末进行烧结。一层完成后,工作台下降一个层厚,再进行下一层的铺粉烧结。如此循环,最终形成三维产品。

技术特点:激光快速成型技术具有以下技术优势:制造过程与零件的复杂程度无关,可自由制造;成型材料范围宽,成本低,利用率高,无浪费;采用三缸技 术,成型速度快;无切割,无噪音,无振动,生产过程绿色环保。激光快速成型技术是先进成形制造技术领域中发展最迅速、最具生机和活力的国际前沿热点研究方 向,不仅成本低、速度快、材料利用率高,而且制造过程中出现设计变更时,反馈和修正时间非常短,相对于铸造或机加具有明显优势,特别适合于复杂零部件的快 速研制和小批量生产。

预期效益:快速成型技术与传统的机械加工相比,具有制模周期短、成本低、精度与寿命又能满足生产上的使用要求,快速响应市场和用户需求的变化,产品快速投放市场,特别适合于复杂零部件的快速研制和小批量生产,具有比较显著的综合经济效益。

开展快速成型技术推广研究和应用,能够加快淘汰国防科技工业高耗能、高污染落后工艺技术,全面提升国防科技工业生产技术水平,加速国防科技工业产业 结构优化升级,持续推动国防科技工业又好又快发展。开展快速成型技术推广研究和应用,能够充分发挥国防科技工业科技潜力,积极促进军民两用技术的双向互动 与交流,全面带动全社会的高新技术发展,为全面建设资源节约型、环境友好型社会提供有力的科技支撑。

6、JHQ-800激光划切机

采用波长355 nm 的紫外激光(俗称冷激光)来直接打断分子键,热效应小,加工表面几乎没有烧蚀痕迹,适用于半导体等的精密加工。

加工方式:振镜扫描与工作台二维运动相结合,适用于圆孔、方孔、圆弧、虚线等复杂异型图形加工;

图形输入:支持DXF图形格式,也可按照在界面中绘制的图形进行加工;

图像系统:可进行图形对准、效果观察、尺寸测量等功能;

软件功能:全中文操作界面,界面友好、简单直观,可将工艺参数、加工方式编辑成文件,存储后方便使用;集成实时状态显示、故障报警等功能。

整机精度:±15μm

加工孔径:≥φ0.1mm

激光器功率:≤8W

振镜扫描范围: 50 mm×50mm

划切深度:根据划切材料确定

自动上下料:可选配

该设备完全可以替代进口设备,实现激光精密加工设备国产化。可用于对LTCC、HTCC、聚酰亚胺、薄铜皮等材料的切割打孔,硅太阳能电池刻槽,硅片打标等。预期效益:本设备预计每年销售10台,每台售价160万,创造经济效益1600万元。

7、激光吸收光谱测量技术

激光吸收光谱测量技术,采用红外谱段的激光穿过被测气体,通过检测其透过光的吸收程度,获得气体浓度等各项物理特征。

该技术高灵敏度痕量气体探测技术,对大气或特种区域的微量气体进行高精度的探测;基于数据融合的气体浓度空间分布测量技术,将红外图像与光谱数据相 结合,获得视场范围内的泄露气体浓度的高精度空间分布和变化情况。测量气体种类涵盖常见氧化物,有机物等;检测灵敏度最高可小于10ppm;可用于高温、 剧烈震动环境中的长时间测量。

预期效益:在产品定型后,预计每年生产200~500套,年产值可达1.3~1.5亿元。由于该产品具有向多品种发展的潜在空间,所以一旦定型,可以衍生出的产品能够带来更大的经济效益,同时相应的售后服务和耗材供应也可以带来较可观的经济效益。

8、精密激光焊接技术

激光焊接具有加热集中、热输入少、变形小、焊接速度快(可达每分几米到十几米)、焊缝深宽比大、质量高,不仅适宜于常规材料,且特别适宜于难熔金属、耐热 合金、钛合金热物理性能差别大的异种金属、体积和厚度差别大的工件以及焊缝附近有受热易燃、受热易裂和受热易爆物的构件。激光焊接可作为终加工,焊缝美 观、漂亮,许多情况下焊缝可与母材等强。激光焊接既可以是点焊,也可是连续缝焊。可焊接材料范围大,焊后无变形或仅有微小变形,属国内领先并达到国际先进 水平。

技术指标:

可焊材料:碳钢、不锈钢,难熔金属,高温合金,钛合金,铝合金,铜合金等;所焊材料厚度:0.1mm~5mm(丝材、板材等);

焊缝强度:许多情况下可与母材等强;

焊接速度:3.3m/min焊后变形微小或无。

9、激光立体成形与再制造技术

激光立体成形技术是从二十世纪九十年代初期发展起来的一项先进制造技术, 能够实现高性能复杂结构金属零件的无模具、快速、全致密近净成形。该技术的基本原理是:首先在计算机中生成零件的三维CAD实体模型,然后将模型按一定的 厚度切片分层,即将零件的三维形状信息转换成一系列二维轮廓信息,随后在数控系统的控制下,用同步送粉激光熔覆的方法将金属粉末材料按照一定的填充路径在 一定的基材上逐点填满给定的二维形状,重复这一过程逐层堆积形成三维实体零件。激光立体成形技术可以用于承受强大力学载荷的三维实体金属零件的快速制造, 也可应用于零件上具有较复杂形状、一定深度制造缺陷、误加工损伤或服役损伤的修复,在航空、航天、汽车等高新技术领域已展示出光明的应用前景。

技术特点:

零件制造的柔性化程度高,能够方便地实现多品种、变批量零件加工的快速转换;

真正实现制造的数字化、智能化、无纸化和并行化。零件设计、几何建模、分层和工艺设计全过程均在计算机中完成,实际的制造过程也是在计算机控制下进行;

所制造的零件具有很高的力学性能和化学性能,不但强度高,而且塑性也非常高,耐腐蚀性能也十分突出;

由于成形过程无需模具,产品研制周期大幅度缩短,零件研制成本显著降低。

技术指标:

可成形零件外廓尺寸:长1200×宽1000×高1000mm;

激光立体成形零件的性能达到同种金属材料的锻造或铸造水平;

激光成形修复零件的性能达到零件本体的90%以上。

10、智能化动态激光测距测速技术

该技术是以激光作为探测工具,用发射、接收智能一体化技术自动排除任何电子干扰,在静态和高速运动状态下均可连续测距与测速。体积小、重量轻、成本低,使用方便。

技术特点:

对1~300米范围内目标实现连续测距测速;

在静态下,测距精度可达微米量级;

在高速运动状态下,测距精度可达厘米量级。

可应用领域:可广泛应用于测量及监控行业,如现代建筑中长度、面积的精确测量;动态液面(水面、油面等)的实时监测;动态位移、动态速度的实时监测(如汽车、直升机自动防撞、汽车超速监测等)。

11、在线式激光极板厚度测量技术

该系统利用微机自动检测及控制技术,采用在线测量厚度的方法,由计算 机控制扫描机构得到厚度的实时测量值,通过软件对测量数据进行处理和误差补偿,以消除电路和传感器的长期漂移对测量精度的影响。同时,还可以得到厚度与测 量点位置的分布关系曲线。采用该系统不但能提高电池极片生产的自动化程度,而且大大减少手工测量造成的人为干扰因素和误差。由于薄板厚度的变化可以看成是 薄板的位移变化,所以利用激光三角法传感器测量位移的原理对薄板厚度的变化进行测量,是一种较为理想的非接触测量方法。

技术特点:与现有的GAMA射线测量方法相比,该方法环保、无核辐射污染,同时可消除长期漂移和极片褶皱对测量精度的影响。为了消除薄板运动过程中 产生的波动给测量结果带来的影响,本方案采用两个传感器双面测量,即在薄板上下两侧各安装一个激光测量头,分别测出上下两个传感器到薄板表面的距离,由于 两个激光传感器间的距离是固定的,所以通过对测量值的计算就可得出薄板的厚度。

12、掺镱有源光纤制作技术

该技术掺镱有源光纤作为增益介质,是高功率光纤激光器与放大器的核心器件。 采用气相掺杂工艺可实现有源光纤高浓度、均匀性掺杂,并可制作大掺杂芯径的光纤预制棒,可提高有源光纤的产能与批次的一致性。采用气相掺杂技术制作掺镱有 源光纤,能有效提高光纤的掺杂浓度与掺杂均匀性,提高光纤输出功率,制作大模场有源光纤。还能方便通过多种元素掺杂,改善光纤结构以及掺杂成份设计,可解 决有源光纤的光子暗化,非线性效应等问题。

技术水平:

光纤纤芯掺杂浓度可达4000~12000ppm;

典型产品如Yb-10/130双包层掺镱光纤的976nm泵浦吸收大于5dB/m;

斜率效率大于75%。

可应用于高功率光纤激光器与放大器。依据现有高功率光纤激光器的发展与应用,预期有源光纤的年需求量大于50km/年,产生的经济效益为:500元/m×50km/年=2500万元/年。

分享: