国内首次利用超强激光成功产生“反物质” 上海光机所多个项目获上海科学技术奖
今天上午,上海市科学技术大会在上海展览中心友谊会堂召开。2019年度上海市科学技术奖授予43个项目上海市自然科学奖;授予31个项目上海市技术发明奖,授予205个项目上海市科技进步奖。
中国科学院上海光学精密机械研究所(以下简称:上海光机所)有4个项目获奖,同时还获得了1个个人获青年科技杰出贡献奖。
中科院上海光机所所长邵建达介绍,今年是激光诞生60周年,上海光机所是中国第一个激光专业研究所。早期以大能量、大功率激光为研究中心,为中国强激光科学技术发展奠定了关键人才队伍和重要科学技术基础。现在聚焦聚变点火、空间激光、超强超短激光三项重要研究,志在成为中国激光科学前沿的开拓者、激光技术进步的领跑者。
由陈卫标研究员领衔的“机载蓝绿激光海洋探测和传输系统关键技术及应用”项目获得技术发明奖一等奖。蓝绿激光是目前唯一可以穿透海气界面、海水,实现大深度传输的光学波段。项目组瞄准蓝绿激光海洋探测和传输技术瓶颈,历经十余年攻关,发明了光信号动态非线性压缩、光子数可分辨探测、最大比分集多孔径自适应阵列接收和匹配海水最佳透过率的太阳暗线蓝绿脉冲激光等核心技术,可拓展海洋穿透深度,抑制太阳背景光和海面波动的干扰,大幅提升了机载蓝绿激光海洋探测和传输技术在真实海况下的适用能力。
项目成果在陆海岛礁测绘、海洋资源开发和海洋权益保障等领域具有重大应用前景。项目取得的多个技术发明,已成功实现转移转化,先后开发出地基、车载三维测绘激光雷达、水下无线高速激光信息传输终端等系列产品,促进了蓝绿激光技术和海洋科学的交叉融合发展,推动了国产海洋装备研发进程。
同样获得技术发明一等奖的另一个项目是张龙研究员领衔的大尺寸高性能氧氟红外玻璃制备与无框化构件技术及应用。红外光学材料是超视距夜视、红外探测、空间遥感和精确制导等先进技术不可或缺的材料。基于红外的“复杂环境下快速精确打击”属于各国战略必争领域,红外光电系统已成为新一代导弹/战机和激光武器等的必备核心部件。
“快速精确打击”重大应用对红外光电系统的光学窗口(简称红外光窗)提出了极大挑战:宽波段高透过率、大尺寸制备、耐高热、(高温)超低红外自辐射、尤其是宽带雷达隐身及抗干扰特性等。长期以来,在该领域西方发达国家对我国实施技术封锁和严格禁运,成为制约我国红外制导和对抗技术发展的瓶颈之一,高端先进红外光学材料是支撑和引领我国新一代尖端国防发展的关键材料。
团队经过十余年攻关,攻克了大尺寸-宽光谱-高光学均匀性红外玻璃制备与无框化构件技术的系列关键难题。团队发明了镓酸盐氧氟新类型高性能红外玻璃,形成了大尺寸-低羟基-高质量玻璃制备及光窗构件拼接的成套技术,研制的系列红外光学材料多次被国际权威同行作为典型示例,应用于10余个型号,并独家批量装备多个型号工程。
在中科院上海光机所的飞秒拍瓦激光装置上,自主研制的正电子谱仪解决噪声问题,观测到正电子。
在自然科学领域,“超强激光驱动粒子源与新光场”项目获得自然科学奖一等奖。项目组研究超强激光与物质相互作用,取得多项引领性学术成果:首次提出超强激光光压驱动离子加速机制,并持续推动光压整体加速离子新方向的发展。光压整体加速全面解决了原有机制的固有缺陷,是目前公认最有发展前景的激光离子加速机制;国内首次实现强激光产生“反物质”粒子,实验上成功观测到正电子束产生;开辟强场涡旋激光物理新前沿领域,首次提出“光扇反射”产生超强涡旋激光的方法,并提出兼具高强度、短波长、高角量子数的涡旋高次谐波理论机制,获得实验验证。项目研究成果是上海超强超短激光实验装置与国家重大科技基础设施硬X射线自由电子激光装置中“极端光物理线站”设计的重要依据。
该项目通过研究强激光驱动粒子源,开辟了超强激光光压驱动离子加速这一极为重要的新方向,被国内外实验研究组广泛验证,已成为目前公认最有效的离子加速机制;实验上观测到“反物质”粒子-正电子。同时在国际上首次提出光压加速产生高能离子,推动光压驱动离子加速新方向发展;提出光压驱动多级离子加速机制,并第一次阐述了光压整体离子加速机制的微观物理过程,提出光压驱动单能重离子加速新方法。
该项目还在国内首次利用超强激光成功产生“反物质”。项目组经过近十年激光加速实验与探测技术的发展,2015年在中科院上海光机所的飞秒拍瓦激光装置上以激光尾场加速产生的高能电子为基础,轰击毫米厚度的高Z材料靶(铜和铅等),由韧致辐射机制产生高强度伽马射线,伽马射线再和高Z原子核作用产生正负电子对。项目组自主研制了正电子谱仪,成功解决了伽马射线带来的噪声问题,在单发条件下成功观测到了正电子。这是我国首次报道利用激光产生“反物质”粒子。
研究团队表示,超强激光驱动粒子源具有加速能力强、束源小、流强高的特点,在聚变快点火(能源战略),质子成像(国防技术)、癌症治疗(人类健康)等方面具有重要的应用价值与发展潜力。
当前,国际研究正处于从加速机制推进到重大应用的关键阶段,亟需突破原有机制的局限,全面提升激光离子加速的能力和品质。项目组开创并持续推动的激光光压离子加速机制从原理上解决了现有成熟方法的固有缺陷,可显著提高离子的能量、效率、束流品质,迅速发展为国际公认最有希望的激光离子加速手段,有望在质子束肿瘤治疗、质子拍照、 “快点火”核聚变,以及国防应用等领域发挥重要作用。
来源 : 东方网 发布时间 : 2020-05-19
关于2020中国(深圳)激光与智能装备、光电技术博览会延期举办的通知
关于2020中国(深圳)激光与智能装备、光电技术博览会延期举办的通知
尊敬的参展商、观众及合作伙伴:
根据2020年5月7日国务院应对新型冠状病毒感染肺炎疫情联防联控机制文件《关于做好新型肺炎疫情常态化防控工作的指导意见》(国发明电〔2020〕14号)精神,可举办各类必要的会议、会展活动等。以及广东省新冠肺炎防控领导小组(指挥部)决定,自2020年5月9日零时起,广东省新冠肺炎疫情防控应急相应级别由省重大突发公共卫生事件二级调整为三级响应。
经过组委会认真研判和多方协调后决定:原定于2020年6月2-5日在深圳国际会展中心(新馆)举办的2020中国(深圳)激光与智能装备、光电技术博览会将延期至2020年10月12-15日,于深圳国际会展中心(新馆)举办。因展会延期造成的诸多不便,我们深表歉意!同时,我们将密切关注疫情的发展,与相关部门保持紧密沟通,做好各项准备和协调工作。
在此,组委会诚挚感谢各方给予我们的充分理解和信任,我们将继续全力为企业提供全方位的服务,加大宣传和推广力度,为展商和观众呈现一场高水准的工业盛会,期待金秋十月相聚在鹏城!
汉诺威米兰星之球展览(深圳)有限公司
2020年5月18日
Notice of Postponement of LASERFAIR SHENZHEN 2020
Dear exhibitors, visitors and partners:
According to the guiding opinions on the normalization prevention and control of novel coronavirus pneumonia COVID-19 issued by the Joint Prevention and Control Mechanism of State Council (No. 14 of the State Council's Telegram [2020]), various of necessary exhibitions and conventions can be held. As well as the decision of the leading group on COVID-19 prevention and control in Guangdong province announced that since 0:00 on 9 May 2020, the corresponding level of COVID-19 prevention and control emergency response in Guangdong province will be adjusted from level 2 to level 3.
After careful study and multilateral coordination by the organizing committee, please be informed that LASERFAIR SHENZHEN, originally scheduled to be held on 2-5 June 2020 at Shenzhen World Exhibition and Convention Center (New Bao’an Venue) will be postponed to 12-15 October 2020. We apologize for the inconvenience caused by the postponement of the exhibition. Meanwhile, we will pay close attention to the development of the epidemic, to strengthen communication and coordination with exhibitors, visitors, partners and relevant departments.
The organizing committee would like to sincerely thank you for your fully understanding and trust. We will continue to do our best to provide all-round service for the enterprise, to intensify propaganda and promotion, to present a high level industrial exhibition for the exhibitors and visitors. We are looking forward to seeing you at SCIIF 2020 in this October in Shenzhen!
Hannover Milano XZQ Fairs Shenzhen Ltd.
18 May 2020
发布时间 : 2020-05-18
世界上第一台电驱动“拓扑”激光器诞生!具备完虐其它激光的优势
来自新加坡南洋理工大学和英国利兹大学的科学家和工程师们,发明了第一台电驱动拓扑激光器,它具有绕过角落路由轻粒子的能力,并能够应对设备制造中的缺陷。
电驱动半导体激光器是当今最常见的激光器件,它们被用于条形码阅读器和激光打印机等产品,用于光纤通信,以及用于新兴应用,如自动驾驶汽车的激光测距传感器。然而制造是一个严格的过程,如果在这些过程中在激光器的结构中引入任何缺陷,那么当前的激光器设计就不能很好地工作。
在新发表在《自然》期刊上的研究中,南洋理工大学和利兹大学的科学研究进展,克服了这个长期存在的难题,并能利用现有的半导体技术,带来更高效率和更少浪费的制造。这是通过利用理论物理中称为“拓扑态”的概念,制造拓扑激光器来实现的。
在20世纪80年代,科学家们发现,在某些材料中流动的电子具有拓扑特征,这意味着它们可以绕过角落或缺陷流动,而不会散射或泄漏。2016年诺贝尔物理学奖授予三位理论物理学家,就因他们开创了对电子这种拓扑态的研究。
现在,新加坡南大的一个由工程师和物理学家组成的跨学科团队与利兹大学的材料科学家合作,将这种拓扑方法应用于轻粒子,即光子。南洋理工大学电气电子工程学院首席科学家王齐杰教授说:
每一批制造的激光设备,都有一些部分由于制造和封装过程中引入的缺陷而无法发射激光,这是我们探索激光的拓扑态动机之一,激光的拓扑态比普通光波要稳定得多。在目前的研究中,研究人员使用了一种名为量子级联激光器的电驱动激光器,该激光器基于利兹大学开发的先进半导体晶片。
这项研究的资深作者、利兹大学工程和物理科学学院负责研究和创新的副院长贾尔斯·戴维斯·弗雷恩教授说:拓扑激光器是将一种引人入胜的基本科学现象,应用于实际电子设备的一个很好例子,正如研究显示的那样,它具有改善激光系统性能的潜力。
为了在激光平台上实现拓扑状态,研究团队开发了一种新的设计,其中包含一种谷光子晶体,其灵感来自于被称为二维谷电子绝缘体的电子拓扑材料。该设计由排列在三角形晶格中的六角形孔组成,蚀刻在半导体晶片上,使其非常微型。
在微结构内,激光的拓扑态在1.2毫米圆周的三角形环内循环,充当光学谐振器,积累形成激光束所需的光能。新加坡国立大学理论物理学家、该项目联合首席研究员易东冲副教授表示:
光在这个环路中循环,包括绕着三角形的尖角运动,这是由于拓扑态的特殊特征,普通光波会被尖锐的角落干扰,使它们无法平稳地循环。研究人员指出,新的拓扑量子级联激光器的一个有趣特征是:它发出的光,是在电磁光谱微波和红外区域之间的太赫兹频率。
太赫兹光已被确定为未来在传感、照明和无线通信中可能出现的技术应用主要领域之一。这项研究项目历时两年,涉及一个由12名研究人员组成的跨学科团队。团队成员还包括:
台大物理学家张柏乐副教授(博士后研究员,也是该论文的第一作者),以及利兹大学太赫兹电子学教授Edmund Linfield教授和高级研究员Lianhe Li博士。展望未来,联合团队正在研究利用其他类型拓扑态的激光器。在这个项目中使用的设计,叫做谷光子晶体,并不是创造拓扑态的唯一方法。
有许多不同类型的拓扑状态,提供针对不同类型缺陷的保护,研究人员还认为,根据不同设备和应用需求量身定做设计将是可能的。2018年,以色列理工学院和美国中佛罗里达大学的一个团队,开发了一种由一系列相连光学谐振器制成的拓扑激光器。
研究表明,激光的拓扑态,可以有效地在激光阵列中的角落和缺陷周围传播。然而,这种原型激光器的缺点比大多数半导体激光器大得多,而且是光学驱动的,这意味着它是由另一台激光器供电的。
博科园|研究/来自:南洋理工大学
参考期刊《自然》
来源 : 博科园 发布时间 : 2020-05-15
“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,尤其是当其要用在汽车领域,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——汽车行业生产件与相关服务件的组织质量管理体系要求”,是全球通用的汽车行业零部件质量管理体系标准。
IATF 16949的制定是为了适应汽车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汽车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,定义了汽车生产件及相关服务件组织的质量管理体系要求,规范适用于整个汽车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,达到进入汽车供应链的基本条件。
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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汽车产业链,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汽车零部件行业的人才,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,对于汽车行业而言,是又一个艰难之年。处在汽车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、商用车、Robo-taxi、乘用车等领域。
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