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浙大成果“飞秒激光三维极端制造新技术”登上《科学》

激光被称为“最快的刀”“最准的尺”“最亮的光”,自上世纪60年代初人类发明第一台激光器以来,已广泛应用于我们生活的方方面面。激光被公认为20世纪人类最伟大的四大发明之一。激光分连续激光和脉冲激光。上世纪80年代,科学家发明了一种奇特的激光——飞秒激光,一种人类在实验室可以实现的超短脉冲激光。它具有超快、超强和超宽频谱的特点,近年发展非常迅速,飞秒激光相关的技术和前沿应用成果已诞生了多项诺贝尔奖,现在很多眼科近视矫正手术都用到了飞秒激光。


不过,飞秒激光与物质相互作用的机理错综复杂,仍然存在很多疑问,连科研人员都琢磨不透它的“脾气”。近日,浙江大学光电科学与工程学院邱建荣教授团队发现了飞秒激光诱导的空间选择性微纳分相和离子交换规律,开拓了飞秒激光三维极端制造新技术,首次在无色透明的玻璃材料内部实现了带隙可控的三维半导体纳米晶结构。这将为新一代显示和存储技术提供新的方向。


北京时间2022年1月21日,国际顶级学术期刊《科学》刊登了这项成果。论文共同第一作者为浙江大学光电科学与工程学院博士生孙轲、之江实验室PI谭德志、上海理工大学研究员方心远。通讯作者为谭德志博士和邱建荣教授。


在论文工作的机理解释、全息显示以及Micro-LED演示等方面,团队与丹麦奥尔堡大学岳远征院士、上海理工大学顾敏院士团队、南方科技大学刘召军教授团队以及浙江大学农生环测试中心进行了卓有成效的合作。




激光界的“小李飞刀”


飞秒是度量时间长短的一种计量单位,也称为毫微微秒,1飞秒为1秒的一千万亿分之一。飞秒激光,顾名思义就是在飞秒的时间段内发出的脉冲激光,也就意味着能量在飞秒间瞬间释放。有一个成语叫蓄势待发,正好可以用来形容能量在飞秒内的集中爆发。


飞秒激光有何惊人之处?一是瞬时峰值功率非常高,甚至比全世界发电总功率还要多出百倍,二是能聚焦到比头发的直径还要小的空间区域内,使电磁场的强度比原子核对其周围电子的作用力还要高。高峰值功率、能聚焦,由此带来飞秒激光一个非常显著的特质,光强甚至能达到10²²W/cm²量级。这样的强度远远超过了原子内部相互作用的库伦场,所以,飞秒激光脉冲能轻易使电子脱离原子的束缚,形成等离子体。


正是因为具有超快超强的特点,飞秒激光被广泛应用于信息、环境、能源、医疗等各个领域。“为什么飞秒激光能用来做手术?因为眼部神经血管很丰富,手术需要稳、准、狠,而这把‘激光刀’干净利索,只对聚焦点区域产生作用,不影响周围环境。”邱建荣说。


稳准狠的飞秒激光,是不是跟古龙笔下例无虚发的小李飞刀有几分相似呢?


揭开飞刀秘密


当将飞秒激光聚焦到透明材料内部时,会产生一系列基于多种高度非线性效应的物理化学动力学过程。尽管飞秒激光有这么多用处,但是科研人员对其机理依旧知之甚少。


邱建荣团队长期从事飞秒激光与材料相互作用研究,并取得一系列高度原创的重要突破,处于国际领先地位。比如他们发现了飞秒激光诱导折射率变化、偏振依赖纳米光栅、沿激光传播方向周期性纳米孔洞等新现象和新机制,开拓了空间选择性操控离子价态、直写三维光波导、析出和擦除功能纳米晶体等新技术,部分成果已经在集成光路、光通讯等领域得到应用。


取得这次成果的第一步是制备均匀透明玻璃。“如果玻璃里面有一点气泡、结石或者条纹就会影响折射率分布,最终导致基于多光子效应的光与玻璃相互作用效果的剧烈变化。”研究团队利用长期研究积累的丰富经验,在大量实验的基础上,成功烧制出了均匀的适合激光加工的前驱体玻璃。


接下来的一步就是把飞秒激光聚焦照射到玻璃内部。但是刚开始的试验,团队并没有找到规律,邱建荣团队开展了他们一贯所提倡的“地毯式轰炸”试验模式,反复调整,反复试验。在经过精心设计和一系列优化后,团队最终获得了理想的超快激光精雕工艺,成功在玻璃内部实现了组分可调的钙钛矿纳米晶(图1),在“一瞬间”的时间尺度就能随心所欲实现结构和性能操控。


图1 超快激光直写玻璃中成分可调节的CsPb(Br1-xIx)3钙钛矿的纳米晶光致发光光谱,以及对应的光学和荧光照片,比例尺为10μm。


接下来是如何进一步让激光在瞬间刻出具有众多像素点构成的三维图案?如何利用透射扫描电镜观察比头发丝还要细得多的刻痕?团队在踏踏实实的研究中攻克了一个个难关。


或将成为新一代的存储和显示材料


2019年团队第一次能够调控一种发光颜色。经过进一步系统研究,如今团队已经能调控多种发光颜色了。


“我一直认为科学研究没有什么捷径可走,我们需要老老实实一步一个脚印地开展实证。”邱建荣说。


团队以含Cl--Br--I-的卤氧化物复合玻璃为例,实现了在玻璃中具有可调谐成分和带隙的钙钛矿纳米晶3D直接光刻,形成的纳米晶在紫外线照射、有机溶液浸泡和250摄氏度高温环境中表现出显著的稳定性,展示了这种3D结构纳米材料在光存储、Micro-LED和全息显示方面的应用。


为了进一步展示该技术的特点,研究团队在微米级精度内实现了应用于多维信息编码和防伪的钙钛矿纳米晶彩色图案化,以及在一块Cl--Br--I-共掺杂玻璃内部的全彩色发光图案和3D微螺旋直写以及三维全息显示(图2)。由于超快激光诱导的液相纳米分离只发生在玻璃内部的局部位置,三维激光直写技术排除了材料合成和器件加工过程中有机组分(试剂和溶剂)的污染。此外,稳定性实验表明该类器件可以在各种环境中长期使用。


图2 飞秒激光三维直写玻璃中钙钛矿纳米晶的彩色发光图案和全息显示。


此项研究的一个应用方向就是三维、四维甚至更多维度的光储存。“现有的存储设备多为磁存储,有一些缺点,一是使用寿命只有3-5年,二是耗能比较大,散热要求高。”谭德志表示,光存储不仅功耗小,而且容量有望达到1PB/光盘,将是一个大有可为的未来发展方向,预期存储寿命将达到几百万年之久。


该工作得到了国家自然科学基金的资助(U20A20211, 51902286, 61775192, 61905215, 51772270, 62005164)和上海市前沿科学中心项目2021-2025 (NO.20)的资助。论文链接:https://www.science.org/doi/10.1126/science.abj2691


来源 : 浙江大学 发布时间 : 2022-01-21

海目星激光&雨田金属20000W激光切割机交付庆典成功举办

华灯璀璨流光溢彩,主宾共饮欢聚一堂。2022年1月17日,“海目星激光&雨田金属20000W激光切割机交付仪式暨2022新春之夜晚宴盛会”分别在武汉雨田金属科技有限公司和湖北武汉诺亚酒店隆重举行。

此次活动由海目星(江门)激光智能装备有限公司、深圳市创鑫激光股份有限公司和武汉钢贸商会联合主办。活动以“携手共进 共创辉煌”主题,吸引了海目星众多客户朋友、合作伙伴积极参加。庆典现场大家共话行业未来,共享交付喜悦,共绘万瓦新时代美好蓝图。

作为主办方代表,海目星激光钣金智能装备区域总监曾斌首先上台致辞。曾总监表示海目星激光一直以来深耕激光和自动化领域,是激光&自动化装备综合解决方案提供商,是国家级高新技术企业,能为锂电、3C、钣金等行业客户带来更高效、更优质的综合解决方案。此次庆典举行既是对雨田金属的交付表示热烈祝贺,同时也是感谢客户一直以来对海目星的支持和认可。

随后,雨田金属雷总表示,自己是海目星激光老用户,早在2019年购入了一台海目星6000W激光切割机和一台MP6018D激光切管机。本次8025G-20000W高功率激光切割机及MP6022D专业激光切管机的引进,表明自己对海目星激光公司产品质量和服务的高度认可。

最后,武汉钢贸商会会长程天森代表商会上台,对海目星激光&雨田金属的交付表示祝贺和发表致辞。在一片热闹的掌声中,海目星激光、雨田金属、创鑫激光、武汉钢贸商会代表上台进行了剪彩、揭布和手持遥控器交付庆典,标志着海目星激光20000W高功率激光切割机和专业切管机在雨田金属正式投产使用。

活动现场,主办方特意在现场进行了实时性的切割生产展示,看到这台超高功率激光切割机切割能力后,与会嘉宾纷纷表示惊叹及肯定。

仪式完成,精彩继续。海目星交付庆典&武汉钢贸商会新春之夜如期而至。主办方表示将借此盛会,与合作伙伴、商会进一步携手共进,共创辉煌,以奋斗之心砥砺前行,以凝聚之心共谋发展。

新春之夜在开场舞《中华鼓魂》中拉开帷幕。海目星激光钣金智能装备销售总监胡耀华为新春之夜致辞,对各位来宾朋友们的到来表示衷心的感谢以及诚挚的问候。在海目星激光甘子东、创鑫激光龙世贵龙总分别上台做产品介绍和技术分享之后,精彩纷呈的晚宴盛会拉开序幕。

舞台上载歌载舞,为现场带来精彩绝伦的视听盛宴。欢庆之余,抽奖环节贯穿整个晚宴。除了现场抽奖,更有分享投票排名超级大奖,一轮轮的抽奖、奖品纷至沓来,高潮迭起。随着超级大奖揭晓,在一片欢声笑语中,“海目星激光&雨田金属20000W激光切割机、专业激光切管机交付仪式暨2022新春之夜晚宴盛会正式圆满完成”。


发布时间 : 2022-01-20

新突破!昂科传动推出新型单电缆运动控制系统

ANCA Motion(昂科传动)的新型单电缆运动控制系统通过简化硬件和提高生产效率为客户带来收益,并通过更高效的通信实现更高级的性能。


单电缆运动系统产品利用SICK公司开发的数字伺服链接 (Hiperface DSL) 接口将编码器和动力电缆结合到一根电缆中。


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在评估了市场上的各种单电缆的技术后,ANCAMotion选择了SICK于2011年首次推出并在2017年开放并广泛使用的Hiperface DSL。Hiperface DSL的物理层符合RS485标准,被称为工业解决方案无处不在的USB (通用串行总线)。凭借其众多优势,HiperfaceDSL已被誉为具有”未来数字连接”的潜力。


对于切割幅面为4×6米的激光切割机,机器的总电机电缆长度可以从120米减少至60米。线缆的减少也意味着布线更精简,设计和组装更容易。


ANCAMotion产品经理罗恒表示,单电缆运动系统提供的主要优势之一就是:将电缆长度减少一半,不但节省了成本,并且大大简化了机器的设计和维护。


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据罗恒介绍:“由于我们的客户需求大部分来自激光切割领域,这使我们推出了单电缆解决方案,这个方案特别适用于机器占地面积非常大的应用,可大幅节省空间。”


与增量位置反馈的系统相比,ANCA Motion单电缆驱动系统中的集成绝对位置反馈还提供了巨大的生产率优势。


“对于较大的激光切割机,如果轴在远端,增量编码器反馈轴可能必须从一端移动到另一端,以完成回参过程,而基于绝对值编码器的轴则不需要回参过程。” 罗恒指出这是绝对值编码器的优势之一。


“另一个优势是,如果你正在进行一项工作,突然间机器断电,恢复供电时只能再次回参。但是使用绝对值编码器之后,它可以确切地记录在电源消失之前的位置,你可以马上恢复工作。“

新的单线缆解决方案基于全数字通信,为工业4.0打下坚实的基础。除了提升使用中的生产效率,用户还可以通过丰富的数据集合来获益,从而实现更智能的具体操作和数据维护。


“除了高速、高效、实时和高度同步的位置反馈外,它还为您提供丰富的信息,包括电机温度和全面的诊断,确保您的设备输出最大生产效率”罗恒总结说。


来源:昂科传动


发布时间 : 2022-01-19

光库科技公布2021年度业绩预告,净利预增110%-140%

1月17日,光库科技披露2021年度业绩预告,预计2021年度实现归属于上市公司股东的净利润1.24亿元-1.42亿元,同比增长110%-140%;预计2021年度实现归属于上市公司股东的扣除非经常性损益后的净利润1.05亿元-1.18亿元,同比增长129%–159%。业绩表现符合预期。

Q4业绩大幅增长,新产品推进顺利

2021年第四季度公司预计实现归母净利润2691-4467万元,同比增长74%-189%;预计实现扣非后归母净利润1885-3254万元,同比增长49%-157%。2021年公司的营业收入实现稳步增长,主要得益于公司积极技术创新、推出新产品(铌酸锂调制器)、积极开发国内外新客户。归母净利润大幅增长主要因为在营收增长的基础上,公司全资子公司光库米兰扭亏为盈。

传统业务稳步增长,铌酸锂调制器快速量产

公司的主要产品包括光纤激光器件、光通讯器件及铌酸锂调制器三部分。传统光器件业务稳健发展,其中光纤激光器件受益于下游激光器应用的不断丰富,公司市场份额持续提升;光通信器件主要受运营商基站光网络以及数据中心等投资建设需求拉动。铌酸锂调制器芯片目前国产化率较低,光库科技是国内少数能提供铌酸锂技术的厂商之一。随着公司募投项目逐步投产,铌酸锂调制器芯片产能加速释放。

薄膜铌酸锂调制器静待突破,应用前景广阔

公司积极开发研制薄膜铌酸锂等下一代调制器技术,目前处在向客户送样阶段,应用前景广阔。一方面,薄膜铌酸锂体材料在800G/1.2T以上的高带宽网络中性能优于磷化铟,有望在高带宽场景替换部分磷化铟的市场份额;另一方面,薄膜铌酸锂材料技术一旦实现国产突破有望打破磷化铟领域被海外公司垄断的格局,利于设备商供应链安全。

来源:国信研究、东方财富网


发布时间 : 2022-01-18

帝尔激光20亿布局太阳能电池、激光印刷等业务

1月13日,帝尔激光公告指出,公司近日与武汉东湖新技术开发区管理委员会签署了《武汉东湖新技术开发区管理委员会与武汉帝尔激光科技股份有限公司合作协议书》及《帝尔激光研发生产基地二期项目补充协议》(以下统称“合作协议”)。

据了解,该协议内容为,帝尔激光拟在武汉东湖新技术开发区投资人民币20亿元建设帝尔激光研发生产基地二期项目,主要包含固定资产投资、研发及其他经营费用等。

具体来看,项目一是扩产原有的光伏设备业务,主要进行激光消融设备、激光掺杂设备等现有高端光伏设备研发及生产,并新布局激光印刷设备研制业务;二是将激光技术应用到新型显示领域,主要进行激光显示修复设备研制等。

帝尔激光表示,在国家政策的引导下,公司不断地实现自我突破,以市场需求为导向,依托公司多年来在研发、供应链、销售、服务等方面的技术沉淀与经验积累,整合武汉、无锡、以色列特拉维夫三地研发中心资源,通过不断的技术与产品创新,提升产品质量和供应链快速响应能力,实行产品品牌战略,在巩固高效太阳能电池激光装备市场的基础上,丰富并扩展至包括消费电子、新型显示、集成电路等领域,最终发展成为在国际市场具有较强竞争力和品牌影响力的企业,为客户提供高效率、高质量、高性价比的产品及服务。基于公司发展战略规划以及日益增长的业务需求,决定建设帝尔激光研发生产基地二期项目。

来源:Solarbe索比光伏网


发布时间 : 2022-01-17

创新实力再升级!锐科激光入选“国家企业技术中心”

近日,由国家发展改革委、科技部、财政部、海关总署、国家税务总局五部委组织认定的《2021年(第28批)国家企业技术中心拟认定名单》已完成公示。武汉锐科光纤激光技术股份有限公司进入国家企业技术中心拟认定名单。

“国家企业技术中心”是我国规格最高、影响力最大的技术创新平台,旨在发挥企业在技术研发中的主体作用,提升企业技术中心的研发和创新能力,在行业内起到引领作用和较大的示范带头作用。综合考评申报公司的创新人才、技术积累、创新平台、技术产出和创新效益等六大指标。

锐科激光专业是从事光纤激光器及其关键器件与材料的研发、生产和销售的国家火炬计划重点高新技术企业,拥有高功率光纤激光器国家重点领域创新团队和光纤激光器技术国家地方联合工程研究中心,是全球有影响力的具有从材料、 器件到整机垂直集成能力的光纤激光器研发、生产和服务供应商,研发推出国内首台万瓦连续光纤激光器。

2016年牵头制定了我国第一部光纤激光器行业标准JB/T12632-2016《光纤激光器》,并先后承担了国家科技支撑计划、国家863计划、国家重大专项、国家重点研发计划等有关光纤激光器的研发项目,公司凭借自身优秀的研发实力和卓越的创新能力获得了“国家技术创新示范企业”“制造业单项冠军示范企业”“中国工业大奖提名奖”等多项荣誉。2021年,锐科激光牵头承担的国家重大科学仪器设备开发专项高频复合超声扫描探针显微镜研发与应用项目通过综合验收;研发并交付国内首台100kW超高功率光纤激光器,突破了多项卡脖子技术。截止年底,公司及下属子公司拥有专利共计 508 项,其中,境外发明专利 2 项,境内专利中发明专利 70 项,实用新型专利 336 项,同时公司及下属子公司拥有软件著作权 88 项,公司及下属子公司共拥有 45 项注册商标权。

此次“国家企业技术中心”的认定,为锐科激光持续创新注入了强大的动力,公司将在此基础上,继续优化创新建设,以“高端制造,锐科先行”为目标,充分利用“国家企业技术中心”的平台优势,进一步强化企业自身综合竞争力,以创新驱动企业持续、快速、健康的发展。并发挥龙头企业的引领作用,推动激光产业技术创新,为打造世界一流的激光产业发展集群贡献力量!

来源:锐科激光


发布时间 : 2022-01-14

库迪二机“激光连续落料生产线”入选广东重大技术装备推广应用指导目录

新年伊始,广东省工业和信息化厅发布[2021]48号通告,正式发布了《广东省首台(套)重大技术装备推广应用指导目录(2021年版)》,广东库迪二机激光装备有限公司(以下简称“库迪二机激光”)申报产品“激光连续落料生产线”经省工信厅组织专家多轮严格评审,顺利入选指导目录。

编制《广东省首台(套)重大技术装备推广应用指导目录》,是广东省工信厅为贯彻落实《广东省加快先进制造业项目投资建设若干政策措施》,不断提高广东省重大技术装备创新水平,加快推进首台(套)重大技术装备推广应用,进一步发挥制造业投资推动工业经济增长的牵引带动作用,加快先进制造业项目投资建设,促进战略性支柱产业和新兴产业集群高质量发展,加快建设制造强省,而制定的政策性措施。

库迪二机激光主导产品“激光连续落料生产线”,采用拥有完全知识产权的LS200激光落料数控系统,具有切割精度高、生产效率高、材料利用率高、工艺质量高等优点。主要由开卷机、校平机、送料机、激光连续切割机、自动码垛系统及废料传输系统等设备组成。可实现卷料自动开卷、校平,在线伺服送料、激光连续切割工件、成品分拣、余料回收等功能,整个工艺流程无需人工干预,产出的工件成品无毛刺、无划痕、合格率高。可满足各种金属带料的落料加工需求,不同形状工件可在线柔性排产。

开卷落料线是一种金属板配送等行业卷板的开卷、校平、裁切、落料、码垛的板材整套加工设备。随着工业的发展和进步,激光切割在板材零件加工的很多行业中应用越来越广泛,在汽车生产企业中发展也非常迅速。传统的板材加工落料线加工质量差,难以加工一些特殊形状的板材,生产效率低,新产品的试制投放周期长。

该司开发的一梁多头激光落料生产线通过创新性的皮带传输、随动光缝、一梁多头等技术,在数倍提高切割效率的同时,加工件的产品质量和成材率也得到了大幅提高,而且能够柔性生产,适应多品种短周期生产。

库迪二机激光皮带支撑型激光落料线产品属国内首创,填补了国内空白,在金属配送、汽车、家电、炊具等行业的钣金下料工艺中正取得不可替代作用,特别是汽车覆盖件生产中有着无可比拟的优势,必将取代传统的冲压落料生产线。

该司产品可以为企业节省人力、降低人员劳动强度、提高产品质量和精度、提高材料利用率、提高生产效率、实现无人化、智能化,并有助于建设智能化数字化工厂。连续切割数控系统和多头切割技术均为国内首台套,达到国际领先水平,完全可替代进口。

本次入选广东省首台套重大技术装备推广指导目录,是库迪二机激光技术实力和企业发展潜力的体现,为企业跨越式发展提供了充足的动力。

来源:库迪二机激光


发布时间 : 2022-01-13

昂科传动研发推出高度跟随方案,实现切割高度的精确控制

高精度的2D激光切割需要对Z轴进行精确控制。通常情况下,为保证良好的切割断面,切割高度---切割头与切割材料表面之间的距离,需要保持一致。

高度跟随——虽然被切割材料的表面高低起伏,但是切割高度不能改变。高度跟随一般是通过电容传感器来探测电场的变化从而判断距离来实现的。到目前为止,此功能整合起来很复杂,现有的解决方案限制了切割性能的提升。

ANCA Motion(昂科传动)致力于激光切割控制系统的研究,该公司研发的新的高度跟随解决方案,通过将设备直接接入到AMD5x伺服驱动器上,实现切割高度的精确控制。

此解决方案无需额外的硬件,节省了电器柜空间,更少的组件也意味着系统会更稳定,故障率更低,工件、切割头损坏等风险更小,从而大大降低设备停机的可能性。

“中间无需任何其他中间设备,你只需将其直接接到伺服驱动器上。”ANCA Motion嵌入式软件工程团队负责人Farzad Keynejad博士介绍道,“然后运行我们伺服驱动器内的高度跟随算法,同时Z轴也在NC模式控制下”。

直接集成到驱动控制回路中意味着性能优势。典型的CNC系统上的更新速率为1ms。新的高度跟随解决方案更新率是250us,误差范围减小,检测和避让的能力增加。

高度跟随系统可直接接入ANCA Motion AMD5x高性能伺服驱动器,同时带来了其他优势:兼容性、快速性、易维护性等。

ANCA Motion高度跟随方案

—— 更快,更好,更简单

来源:昂科传动


发布时间 : 2022-01-12

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