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上海光机所利用超强超短激光驱动产生3毫焦强太赫兹脉冲

近期,中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室在强太赫兹脉冲产生的研究中取得新进展,利用焦耳量级的激光能量实现高转换效率,产生3mJ的强太赫兹脉冲,并在纳米曲率探针尖端获得了超强太赫兹电场,为太赫兹操控物质状态等应用提供了崭新可能。相关研究成果于5月5日在线发表于《光学快报》(Optics Express)。


强太赫兹能量和场强在物质调控、生物医学等领域具有重要应用前景。此前,世界上记录的最高太赫兹能量和场强都来源于激光与等离子体相互作用的渡越辐射或鞘层电子加速过程。但是,受限于过低的能量转换效率(小于0.1%)和弥散的辐射分布,该方法产生的强太赫兹辐射往往需要极高的激光能量,并且难以收集利用。

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研究团队继2017年提出全光驱动的微型波荡器机制并实现自由电子太赫兹光辐射重大成果之后,进一步利用重频拍瓦激光分束的700毫焦能量的飞秒激光与金属丝作用,成功驱动了3mJ的太赫兹脉冲产生,这是亚焦耳激光能量驱动下产生的最强太赫兹脉冲。同时由于金属丝是太赫兹良好波导,将该机制作用到具有纳米曲率的探针上,在曲率为500nm尖端近场得到了90GV/m的径向偏振超强太赫兹电场,并且尖端曲率的降低还将进一步增强这一场强。由于太赫兹振荡频率对应了许多分子的特征能级以及物质的低激发态(如晶格振荡,载流子碰撞等),超强太赫兹电场为探索这类物理过程提供了新的途径,其径向偏振特性也可用于太赫兹电子加速的研究。


来源 : 中科院上海光机所 发布时间 : 2020-05-14

一径科技融资7千万,MEMS激光雷达量产按下快进键

“过去三年,激光雷达并没有实现大规模前装量产落地,但在技术发展路径上已经扫清了迷雾,确定了方向。”一径科技CEO石拓对《高工智能汽车》表示。

比如,OPA会率先量产落地被证伪,激光雷达在L3级的自动驾驶车上大规模量产装配未成形,作为自动驾驶翘楚的RoboTaxi也没有迎来10万台运营的节点。

但是,我们也可以清晰地看到自动驾驶将会在封闭及半封闭场景中率先实现落地,而MEMS激光雷达是大规模量产的首选路线,已经被业内认可。

一径科技MEMS固态激光雷达ML系列产品


一、客观看待市场现状

激光雷达,过去几年一直是资本的香饽饽、OEM的座上宾,但随着高级别自动驾驶技术落地的一再推迟,机械式激光雷达始终解决不了成本、车规、可靠性的问题,激光雷达何时能够量产正在成为一种“信仰”。

量产在不同人的眼中有不同的定义,在激光雷达厂商那里是具备量产的能力,在OEM那里是规模化安装使用时品质需满足一定程度的一致性、稳定性,在普罗大众那里是走在大街上能看到多少车辆搭载着激光雷达。

尽管不同的厂家都各执一词,但到目前为止后两种情况都未出现过。

作为一家来自中国本土的MEMS固态激光雷达解决方案提供商,石拓表示,MEMS激光雷达在生产、车规认证、规模化落地方面在当前具备最大的可能性,相信未来三年以后,将会成为绝对主流的激光雷达量产方案,市占率至少会超过50%。

而这个市场,早期主要集中在封闭及半封闭场景的无人小车、商用车、Robo-taxi及乘用车等领域。

诚如此,激光雷达的市场也并不会短期内出现爆发式成长,因为上述应用于封闭及半封闭场景的市场相对而言属于垂直细分领域,与传统私人汽车市场不可比拟。

为了赶上MEMS激光雷达市场成长的关键期,一径科技在近日完成了7000万元A+轮融资,由复星锐正资本和松禾资本联合领投。

石拓表示,这些资金将主要用于技术的打磨和产线的建设。


二、三大认证是关键

激光雷达的研发不是一蹴而就的,尤其是当其要用在领域,在技术的迭代、集成度、一致性方面,要不断的投入。

激光雷达从研发到量产有三个关键认证:ISO16750道路车辆电气和电子装备的环境条件和试验、IATF 16949质量管理体系认证、ISO26262道路车辆功能安全国际标准认证。

ISO 16750是针对道路车辆上电子电气系统或部件,根据车上的不同安装位置所存在的不同的应力环境提出的可靠性测试要求。标准共分为五个部分,除第一部分通则之外,其余四个部分分别为电力负载、机械负载、气候负载及化学负载。

IATF 16949全称为“质量管理体系——行业生产件与相关服务件的组织质量管理体系要求”,是全球通用行业零部件质量管理体系标准。

IATF 16949的制定是为了适应工业全球采购的需要,减少零部件及材料供应商为满足各国质量体系要求而多次认证的负担,避免多重认证审核,而建立的全球性的针对零部件供应商产品与服务的质量管理标准体系。

IATF 16949 在ISO 9001:2015的基础上,定义了生产件及相关服务件组织的质量管理体系要求,规范适用于整个产业生产零部件与服务件的供应链,包括整车厂。

ISO 26262 定义了适用于所有道路车辆上电子,电气和软件组件组成的安全相关系统的安全生命周期内的所有活动要求。与其母标准IEC 61508一样,ISO 26262是基于风险的安全标准,其中定性评估危险运行情况的风险,定义安全措施以避免或控制系统故障,检测或控制随机硬件故障或减轻他们的影响。

激光雷达要在车上使用,必须在产品研发过程,生产制造过程中保证产品质量和可靠性等各个方面要求,达到进入供应链的基本条件。

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一径科技MEMS固态激光雷达点云图


一径科技的激光雷达通过了1000Hz随机振动和50g的机械冲击以及-40~85摄氏度的高低温循环测试,完成了数十个标准认证。石拓表示,这对于一径科技的MEMS激光雷达产品而言,是一个里程碑的事件。

在今年,该公司计划将通过激光雷达所需ISO16750的相关项目认证,让产品达到高可靠性的要求。


三、自建产线的必要性

16949质量体系认证,主要是检验工厂生产制造的能力。石拓表示,现在对于MEMS激光雷达而言,到了一个合适的时间点,去建立自有产线。

一径科技苏州工厂


目前,一径科技在常熟建立了一个独立的激光雷达工厂,一期设计产能是5万台,2022年根据市场情况进行产能扩充。工厂基本实现了半自动化,全负荷运转时工人在30人左右。

之所以选择单独建设一个工厂,就是为了把控生产制造环节,保证产品的一致性。

同时,由于激光雷达目前还是一个新兴产业,很多的制造环节都是在摸着石头过河,不同的企业都在进行创新性的定制化开发,单独建厂的优势在于既能保证研发中的知识产权,同时能在第一时间发现问题、解决问题。

另外,自建工厂更容易把控激光雷达的成本,在行业发展早期中建立行业壁垒,积累企业的竞争力。这对于激光雷达的快速量产至关重要。

公司的厂址选在了江苏常熟,主要也是考虑到当地成熟的产业链,能够在第一时间给与公司建厂的帮助。为了保证工厂、产品顺利通过一系列的认证,公司聘请了大批来自于零部件行业的人才,减少走弯路。

通过在各方面认证体系、工厂以及研发上的努力,石拓表示,希望一径科技未来能成为最早一批获得相关体系认证的公司。


四、融资将来时

2020年,对于行业而言,是又一个艰难之年。处在产业链上游的激光雷达厂商,日子同样不好过。在这种逆势环境下,一径科技仍然获得了7000万元的融资,并不容易。

石拓表示,今年激光雷达企业融资的重点,在于谁能够持续证明产品的成熟性,满足高性能、车规级、可量产的要求,是否被客户验证。只有能够证明这些,才能够在目前的寒冬里面坚持下去。

在这一点上,一径科技可以做到,因此也能够在需要继续推进工厂建设、认证体系完善、技术迭代时,获得机构的投资。同时,此次融资并不是终点,今年公司还将继续融资,以配合公司研发、和量产项目的持续投入。

未来3年,激光雷达真正规模化应用的场景,将会集中在封闭及半封闭场景的中低速无人车、、Robo-taxi、等领域。

石拓表示,预计全球的需求量在2022年将会达到数十万台。这对于激光雷达行业而言,无疑是一个重大机遇。

文章由易车号作者提供


来源 : 高工智能汽车 发布时间 : 2020-05-13

点赞!激光加工制造小器件“巧夺天工”

在新能源、消费电子、航空装备、车辆集成领域,激光加工技术的应用尤其广泛。在科技发展如此迅速的今天,激光加工技术日趋成熟,并为相关产业升级带来新的能量。

近日,据国内媒体报道,来自中国科学院长春光学精密机械与物理研究所等单位的研究人员,开发了一种新型飞秒激光等离子激元光刻技术(FPL)。利用该技术,研究人员在百纳米厚的硅基氧化石墨烯薄膜表面实现了高质量微纳周期结构的快速制备。

多年来,激光以其功率大、易聚焦、高亮度、方向性好等优点,在机械加工中已经成为进应用广泛的一种手段。激光加工成本低、精度高、速度快,可以由计算机编程实现自动控制,加工形状复杂的结构。基于此,激光加工方式得以“大展身手”,应用空间不断拓宽。

与计算机数控技术相结合的激光加工技术,已成为工业生产自动化的关键技术,拥有普通加工技术无法比拟的优势。与传统工艺相比,激光加工逐步克服了一些加工过程中存在的困难,开创了新的加工领域。

加工制造业是激光加工方式应用的基本应用领域,也是应用较深入的领域。在汽车制造业,从样车的开发、零部件的制造到车身总装的汽车生产,激光几乎无所不在。尤其是在汽车轻量化制造目标已成趋势的当下,利用激光加工方式实现车辆制造的轻量化、高效化目标也不失为一种新途径。

实现汽车轻量化,较有效的方式是使用轻质材料。与传统材料相比,目前可用的汽车轻质化材料有铝合金、碳纤维、镁合金等,而这些材料加工较普通钢材难度更大,通常采用激光焊接的方式进行处理,可以在加工效率和性能之间找到平衡。除此之外,板材的激光拼焊,能减少板材的搭接部分,进而减轻一部分的重量,进而较好的满足实际需求。

从发展历程来看,激光加工技术已经从最初的Nd:YAG激光器、CO2激光器,发展到大功率二极管模块、光纤激光器、半导体泵浦全固态激光器、飞秒激光器等各种新兴技术。其中,飞秒加工技术尤其受到研究人员的关注。飞秒激光加工技术凭借着超高峰值功率和超短脉冲持续时间的独特优势,被广泛应用于多种材料的超精细微纳加工领域。

作为激光加工技术的前沿成果,飞秒激光加工现在已开始用于切割、钻孔、焊接、打标、剥离、修复等加工领域。就目前而言,飞秒激光加工实际应用较少,原因是飞秒激光的价格比长脉冲激光和连续激光要贵很多。

从应用方向来看,随着集成电路规模的日益增大,电子元器件在尺寸上变得越来越小,这方面的需求为超微细加工技术提供发挥空间。飞秒激光用于超微细加工,是飞秒激光用于超快现象研究和超强现象研究之外的又一个飞秒激光技术的重要的应用研究领域。未来这一领域的市场需求有望迎来规模化爆发。

3D打印作为一种将激光技术、自动化技术、人工智能技术有效结合而成新加工技术,得益于激光加工等技术的不断进步将扩展出更加广阔的应用空间。3D打印作为一种全新的制造技术,其可应用在零部件结构高度复杂的尖端科技领域,比如航空发动机、火箭飞行器、汽车发动机等的制造。

未来,随着分秒激光加工技术的不断进步,许多新的应用模式将随之涌现出来,广大业内人士也有望见证更多激动人心的时刻。


来源 : 中国智能制造 发布时间 : 2020-05-13

智能激光焊:这些激光工艺已成为新能源汽车制造的新宠

随着人们生活水平的提高,传统燃油车高排放、高污染的问题日益受到关注,这为新能源汽车带来了广阔契机。

在新能源汽车的锂电池或电池组的制造过程中,有20多道工序需要通过焊接的方式实现导电连接或者密封,焊接的品质对于整车的安全性能有着至关重要的作用。

1、电池盖帽焊接

18650电池是锂离子圆柱电池,主要应用于特斯拉新能源汽车。电池盖帽作为电池的电极,需与电池基体焊接一体,0.3mm不锈钢盖帽焊在0.5铝上,要求焊道白亮,焊接拉力值在200N以上。

采用创鑫连续光纤激光器进行摆动焊接,比YAG点焊,焊接牢固性和密封性更好,焊道更大,盖帽与电池基体接触面更大,焊道呈亮白色,焊接拉力值达到255N以上。

电池盖帽焊接效果

2、动力电池正负极极柱焊接

方形电池,每个电池之间需要通过正负电极极柱串并联成一个电池模组单元,因此每个电池都需焊接一对正负极柱。负极极柱材料是铜,正极极柱材料是铝,要求焊道圆形,不发黑,熔宽1.2mm,熔深0.5mm,焊接牢固。

电池极柱材质是铜和铝,属于高反材料,要求激光光束质量好,能量密度高,才能完全焊透、焊接牢固。采用创鑫激光光纤激光器进行摆动焊接,接触面积更大,所焊样品正负极表面基本保持基材本体颜色,光洁度亮,极柱完全焊透,与电池单元焊接更牢固。

负极极柱焊接效果

正极极柱焊接效果

3、电动机定子铜PIN焊接

新能源汽车的动力来源从传统燃油汽车的发动机转变成电动机,电动机主要由定子和转子组成。定子内部的铜PIN之间需要焊接在一起,要求熔宽小,熔深大于3mm,测试剪切力大于400N,焊接时不可烧损漆层。

定子PIN属于紫铜材质,而且熔深和剪切力要求高,采用高光束质量连续光纤激光器焊接,可以保证在足够小熔宽下,达到深的熔深,保证足够的牢固性,确保电动机高速转动中,定子PIN之间不断开。从创鑫激光光纤激光器焊接电动机定子铜PIN的效果可见,其熔宽、熔深、剪切力和焊接表面外观都符合新能源汽车的焊接要求。

电动机定子铜PIN焊接效果

新能源汽车行业焊接适用激光器:1500W-6000W

创鑫激光单模块3000

1.体积小,节省加工系统和空调房空间;

2.耗电少,出更多光、用更少电;

3.集成方便,适用更多应用场景;

4.光束质量好,加工效果更优异。

创鑫激光单模块6000

1.体积小,减少整个加工系统的空间和重量;

2.耗电少,出更多光、用更少电;

3.同时兼顾厚薄板加工能力,薄板加工效率明显提升;

4.广泛应用于新能源、3C、精密加工的金属打孔、切割、焊接等领域。


来源 : 飞象网 发布时间 : 2020-05-13

中科院沈自所中标上海飞机制造公司激光冲击强化系统项目

5月11日,中国科学院沈阳自动化研究所发文称,该所凭借在激光冲击强化领域的优势与口碑,中标上海飞机制造有限公司“激光冲击强化系统”项目,正式投产运行后将进一步提升大型客机结构件的使役性能,助力我国C919大飞机制造领域的快速发展。

上海飞机制造有限公司是中国商用飞机有限责任公司下属的飞机总装制造中心,目前承担着国家大飞机项目的研制任务,其“激光冲击强化系统”项目要求具有全自动化控制、监控、跟踪、显示和自我保护能力,拥有人机友好共融的开放式操作系统,可实现零件全流程自动操作。设备负责人可进行等级授权,通过微信小程序、App、电脑客户端查看每个工艺流程的状况且能加密锁死设备,可以快速创建和展示分析图表看板,随时掌控全局,整套系统具备智能互联功能。

近年来,沈阳自动化所激光冲击强化团队在基础理论、工艺技术开发等方面获得了进展。通过研究激光与自主研制的柔性强化胶相互作用机制,获得了高能等离子体压力生成的新方法,建立了强化过程激光冲击波压力时空精准拟合模型,搭建了基于柔性光路智能化激光冲击波加工与检测实验平台,实现了利用激光冲击强化技术对大型结构件工作寿命的提升。


来源 : 光技术求索 发布时间 : 2020-05-12

一季报总结:激光行业仍在筑底阶段,2020年期待回暖

2019年行业仍处筑底阶段,业绩依然承压

2019年受下游需求放缓+激光器价格战影响,行业业绩依然承压,2020Q1受疫情影响业绩下滑较严重。2019年激光板块共实现营收216.6亿元,同比-0.74%,归母净利润24.1亿元,同比-24.2%;2020Q1激光板块营收及净利润有所下滑,共实现营收33.3亿元,同比-29.1%,归母净利润3.0亿元,同比-49.1%。目前行业处于筑底阶段,但激光行业仍是朝阳行业,切割、焊接、超快等应用市场依旧广阔,我们仍长期看好行业前景。

总资产同比+15.8%,资产负债率整体下滑

总资产同比+15.8%,保持稳健增长。2019年激光设备板块资产共计429.6亿元,同比+15.8%,板块资产负债率为36.8%,同比-5.9pct,主要受柏楚电子、帝尔激光、杰普特上市募资大幅降低资产负债率及大族激光本年度归还短期借款较多致负债大幅减少所致;2020Q1激光设备板块资产共计439.6亿元,同比+20.4%,板块资产负债率为37.5%,同比-4.4pct。

预收账款+存货环比改善显示行业趋稳,将支撑2020年整体业绩修复。负债端,2020Q1行业预收款项较2019年回升,合计20.75亿元,环比+32.0%。资产端,2020Q1存货规模增速较2019年回升,存货规模合计71.77亿元,环比+15.6%。

2019年行业净利率、ROE恶化,盈利能力触底

ROE水平恶化至9.1%,同比-6.2pct。受行业不景气影响,激光板块资产盈利能力进一步恶化。2019年激光行业ROE为9.1%,同比-6.2pct,达近年来ROE低点。2020年第一季度,行业ROE为1.1%,同比-1.8pct。

2020Q1激光器企业毛利率有所好转。2019年板块毛利率为33.3%,同比-2.3pct,盈利能力下滑。2020Q1板块毛利率36.4%。同比+1.2pct,Q1行业毛利率首度回升。我们判断,2019H2后IPG未跟进激光器降价,预计IPG将退出价格战,将更多精力转向欧美小而美的定制化市场,大规模、结构性价格战将结束。预计2020年激光器整体价格下降幅度为20%-30%(光纤激光器市场价格正常降幅),降幅较2018H2+2019H1的50%降幅显著趋缓,激光器企业毛利率将逐步修复上行。

板块净利率仍在筑底,期间费用率有所上升。2019年板块期间费用率有所上升,为22.7%,同比+1.4pct;2020Q1期间费用率为28.9%,同比+6.1pct,主要系因疫情停产营收大幅下滑,而员工工资等费用仍需支付。毛利率下行叠加费用率上行导致2019年行业净利率下滑至11.1%,同比-3.4pct;2020Q1行业净利率为8.9%,同比-3.5pct,达近年来新低。

2019年及2020Q1现金流净额日益健康

现金流净额整体日益健康。2019年经营性净现金流净额为33.1亿,同比+80.8%,规模创近年历史新高,主要系华工科技大族激光、柏楚电子等激光加工设备及设备数控系统企业销售回款良好,华工科技、大族激光、柏楚电子2019年经营性现金流净额分别为4.13/21.23/2.40亿元,同比增长782.1%/166.6%/72.1%;2020Q1激光板块经营性净现金流净额为-2.2亿,同比+22.0%,现金流情况整体保持健康。

投资建议:

推荐【锐科激光】行业底部快速提升市占率,高功率、超快等多条线并行发展,疫情不改龙头确定性趋势,持续看好公司长期前景;【柏楚电子】国内激光切割成套控制系统龙头,各类产品全面放量,业绩延续出色表现,布局高功率与超快激光打造业绩增长点。

风险提示:经济增速不及预期;现金流风险;行业竞争环境恶化。


来源 : 东吴证券 发布时间 : 2020-05-12

中国学者开发新型飞秒激光等离子激元光刻技术,可加工石墨烯

5月10日,记者从中科院长春光学精密机械与物理研究所获悉,来自该所等单位的研究人员,开发了一种新型飞秒激光等离子激元光刻技术(FPL)。利用该技术,研究人员在百纳米厚的硅基氧化石墨烯薄膜表面实现了高质量微纳周期结构的快速制备。相关成果发表在《光:科学与应用》上。


石墨烯被发现以来,二维材料逐渐进入人们视野,成为材料领域的研究热点。自组装、电子束刻蚀和极紫外光刻等技术可以在石墨烯上制备微纳结构,进而调控其带隙、吸收、载流子迁移率等性能。但这些技术存在着耗时长、成本高、缺乏通用性等问题。因此,如何降低成本,高效制备微纳结构石墨烯,是目前需要解决的重要问题。


飞秒激光加工技术凭借着超高峰值功率和超短脉冲持续时间的独特优势,被广泛应用于多种材料的超精细微纳加工领域。然而,以激光直写为例,虽然其精度很高,但在超精细微纳制备上,效率仍有待提高。同时保证加工精度和加工效率是该技术需要解决的主要问题之一。“如何利用灵活简便的加工手段解决加工精度和加工效率问题是拓展飞秒激光实用化的关键所在。”中科院长春光学精密机械与物理研究所研究员杨建军说。


研究首次证明了FPL技术在二维薄膜材料上能够实现大面积高质量亚微米周期结构的快速制备。得益于飞秒激光的非线性光学特点,FPL技术加工过程不易受材料表面缺陷、杂质等因素的影响,加工基底也不易受到材料种类的限制。加工材料表现出了优异的机械性能,可以利用传统的湿转移法进行完整转移。这为相关材料周期性微纳结构的灵活制备奠定了基础。

来源 : 科技日报 作者: 陆成宽 发布时间 : 2020-05-11

大“器”磅礴!金威刻超大幅面激光备受瞩目

高功率设备需求就像金字塔顶端部分,数量有限,并不是所有企业能够屹立而上。纵观整个行业,激光切割机朝着更高功率发展也是一个趋势。金威刻激光,已然投入到万瓦级激光切割机的大潮之中,群雄逐鹿下,凭借着强大的切割穿透力,超高的加工效率,俨然已成为激光切割领域最新生产力的象征。

功率的提升,带来的首要变化就是钣金加工切割厚度的变革钣金切割厚度的变革。

万瓦级激光切割机切割铝合金板材可达50mm,不锈钢板材可达60mm,随着12kW和15kW光纤激光切割机的陆续推出,材料切割的厚度极限还会继续被打破。数据表明,在8mm不锈钢方面,6KW对比3KW激光切割机速度提升近400%。而在20mm厚不锈钢方面,12KW对比10KW速度提升了114%。

金威刻激光万瓦高功率光纤激光切割机

LF4020GH高功率包围式光纤激光切割机

能加工4000mm*2000mm大幅面板材,配以IPG15kw系列高功率激光器,不锈钢、铝等材料切割厚度可达60mm,不锈钢空气切割更是高达40mm,搭载普雷茨特激光头,自动精准聚焦,加速度2.5G,极速稳定穿孔。伺服响应快,动态性能好,极高的切割效率。

LF4020GH高功率包围式光纤激光切割机,强大的切割实力让人惊叹,不断突破着切割材料的厚度,先进的数控系统,高精、高效、高速、高性价比。

LF3015GA光纤激光切割机

LF3015GA光纤激光切割机最大可搭载15000w激光功率,可轻松切割各种金属材料,大幅度提升切割效率,在切割一些较厚的板材时,是十分理想的选择。

此设备无论是切割实力还是自动化智能上都稳操胜券,高强度,高稳定性,采用顶级一流的光纤激光器、切割头,分段Z型床身设计,软件控制系统,高强度轻量化横梁、高速交换平台,都进行了深度升级,为实现极速切割更加“如虎添翼”,精密切割更加得心应手。


来源 : 金威刻 发布时间 : 2020-05-10

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