山东省大功率半导体激光器工程实验室(编辑修改稿)

山东省大功率半导体激光器工程实验室(编辑修改稿)内容摘要：

视、激光武器等军事领域均得到广泛应用，其应用拥有巨大的发山东省大功率半导体激光器工程实验室 资金申请报告 北京国际工程咨询公司 电话 :053182952375 9 展前景。 激光是 100％单色光，激光显示采用红、绿、蓝三色光分别调制，彩色效果非常理想。 它的室温寿命一般可达 10 万小时，经高温老化试验推算出的室温寿命可达百万小时，因此它是一种长寿命高可靠性的 产品。 激光电视图像质量好、屏幕尺寸控制灵活、重量轻、使用寿命长，而且价格便宜，比起现在的电视机特别是大屏幕显示拥有巨大的优势。 激光显示主要包括三个部分，激光器、光学引擎、投影屏。 其中大功率激光器是整个产业链的核心。 我国在光学引擎、投影屏发展方面都比较迅速，急需大功率半导体激光器的产业化来推进激光显示技术的应用。 据国际权威机构预测，二十一世纪将进入以 LD 为代表的新型 激光显示时代。 以激光器为核心的激光技术，在科学研究、工业制造、国防建设、生物医疗、信息产业、资源环境以及文化娱乐等领域内获得了广泛的重要应用。 具 有高清晰度、高色饱和度、大色域等优势的激光显示 (电视 )，成为继数字显示技术后的第四代核心显示技术。 目前此技术正处于大规模产业化的前夜，开展产业化技术攻关已成 为现阶段竞争的焦点。 日本、韩国在液晶显示和等离子显示领域已经取得领先的技术和市场地位，如今又将发展方向锁定在激光显示技术。 而美国和欧洲由于在平板显示领域落后于日本和韩国，也正积极瞄准新一代显示技术 —— 激光显示。 为了抓住显示技术更新换代所带来的巨大商机，各国都在加大对激光显示技术的研发和产业化力度。 我国对激光显示技术的关注也早已开始，激光显示专利涉及到激 光器外延材料激光显示系统的主要关键环节和核心技术，特别在共性核心技术领域 —— 大色域激光光源、匀场消相干等取得了完整的自主创新知识产权，处于领先地位。 有专家表示，我国可以自主发展大色域激光显示技术而不受制于国外专利。 在世界技术竞争异常激烈的现在进行半导体激光器件的研究将具有划时代的现实意义，半导体实验室的建立将进一步促进我国半导体行业的发展，提升全省乃至全国的半导体技术实力。 山东省大功率半导体激光器工程实验室 资金申请报告 北京国际工程咨询公司 电话 :053182952375 10（三）世界产业格局 半导体激光器在技术上具有基础性研究与应用开发 同步的特点，在产业上具有产业链长，多学科、多领域交叉融合的特点， 同时 半导体激光器有着巨大的市场和发展潜力，目前已经形成了美、日、德为先进技术代表，韩国、中国台湾、中国大陆奋起直追的竞争格局。 世界激光器市场可以划分为三大区域：美国（包括北美）占 55％，欧洲占 22％，日本及太平洋地区占 23％。 美国、日本、德国三个国家激光产业的发展代表了当今世界激光产业发展的趋势。 日本在光电子技术方面占首位，在激光医疗及激光检测方面，美国占首位，而在激光材料加工设备方面则是德国占首位。 用于激光加工、军事、医疗等领域的大功率的固体激光器，德国、美国具有非常大的优势，配套的大功率半导体激光器生产几 乎被几个大公司垄断。 如美国的 JDSU 、 COHERENT，德国的 OSRAM、西门子等。 作为“下一代”显示技术竞争的焦点， SONY、松下、日立、东芝、三菱、EPSON、三星等知名国际显示巨头，纷纷加大在激光显示领域的研发力度。 自 2020 年至今先后有多家公司推出激光电视概念样机。 在 2020 年日本爱知世博会上，索尼公司推出的超大屏幕激光电影也吸引了众多眼球。 日本、美国、韩国、德国等发达国家加强激光显示技术研发，相继推出了激光电视、激光投影仪、激光数码影院等产品，并谋求激光显示产业化发展，抢占全球下一代显示市 场。 世界 LD 产业初步形成美国、亚洲、欧洲三大区域为主导的全球市场与产业格局，并呈现出以美、日、德为产业代表，韩国、中国台湾、中国大陆奋起直追的竞争格局。 中国拥有巨大的 激光器 工业和 激光器 市场。 2020 年我国实现 LD 产值为， 2020 年应用市场规模达到 ，预计到 2020 年国内 LD 产业的规模将超过 亿元。 我国是世界 半导体激光器 生产第一大国，但主要是中低端产品，大而不山东省大功率半导体激光器工程实验室 资金申请报告 北京国际工程咨询公司 电话 :053182952375 11强。 发展半导体 激光器 产业的上中游产业，提升产业国际竞争力意义重大。 “十五”期间我国半导体 激光器 研 发开始急起直追，国家 863 计划新材料技术领域在“十一五”设立了“ 全固态激光器及其应用技术 ”重大项目，努力建立一个“国家半导体 激光器 公共研发平台”，以实现产学研的有机结合，提升我国半导体 激光器 产业核心竞争力。 我国的半导体 激光器 产业的产业结构还不是很合理。 产业的中上游企业数量较少，产量和技术水平都要落后于欧美日等地区的企业；国内封装和应用产品产业的发展迅速，成为全世界 LD 应用的重要基地之一。 外延和芯片产业是整个半导体 激光器 产业发展的最终支持力量，也是技术含量和投资密度都比较大的产业，需要国家的大力支持和政策引 导，突破核心技术的研发、形成自主知识产权，应对半导体 激光器 国际巨头的专利大棒。 近几年国内有一定基础的 LD 外延和芯片制造厂家纷纷投资进行融资扩产，抢占产业化的先机，关键研究技术有待于进一步突破。 山东华光光电子有限公司目前的产品和技术水平在国内光电子产业界已具有较大影响。 公司现有半导体激光二极管（ LD）产品在国内处于领先地位，是国内唯一一家从外延材料、管芯制作、器件及应用产品生产线的企业，LD管芯产销量稳居全国第一。 在研发的推动下，公司生产的产品由低功率不断向高功率迈进，适应了市场需求，逐步占领了高端市场。 公司 有着多年的 LD 生产经验，在 LD外延、芯片等核心技术研发、生产工艺研究方面具备较强的实力。 建设 大功率半导体激光器工程实验室 ， 迅速提高 LD 技术水平和产品档次，对于促进我国半导体 激光器 产业发展、推动我省半导体 激光器 产业基地建设是十分必要的。 为此，山东省 发展和改革委员会 下发《 山东省发展和改革委员会关于组织申报 2020 年省级工程实验室项目的通知 》，决定在 电子信息、生物技术、新材料、先进制造、太阳能利用等领域 开展 省级 工程实验室的建设工作，以发挥各方优势，构建长效的产学研合作机制， 提高产业自主创新能力和核心竞争力， 突破产业结构调整和重点产业发展中的关键技术装备制约，强化对山东省大功率半导体激光器工程实验室 资金申请报告 北京国际工程咨询公司 电话 :053182952375 12国家、省重大战略任务、重点工程的技术支撑和保障，依托企业、科研院所或高校等设立的研究开发实体。 山东华光光电子有限公司 依托现有 的基础 ，开展 山东省 大功率半导体激光器工程实验室 建设，以 国际 半导体 激光器 产业发展需要为出发点，以提高企业自主创新能力和核心竞争力为宗旨，围绕国家 半导体 激光器 产业升级和重大战略任务、重点工程对 半导体 激光器 技术进步的迫切需求，通过产学研相结合的 半导体照明 制造技术 研究开发实体运行，为突破我国 半导体 激光器 及相关产业发展中的工程化关键技术及 装备制约 发挥至关重要的作用。 项目建设的意义 山东省 大功率半导体激光器工程实验室 是以我国半导体 激光 产业发展需要为出发点，以提高产业自主创新能力和核心竞争力为宗旨，强化国家、省重大战略任务、重点工程的技术支撑和保障，依托于企业、高校等设立的研究开发实体进行重点攻关。 其项目建设的意义如下： 是提升我国半导体 激光 产业核心竞争力的有效手段 通过组建 大功率半导体激光器工程实验室 ，强化我国半导体 激光器 产业技术原始创新能力，突破 激光 二极管外延材料、芯片关键工艺技术，有利于打破 日、美、德 等发达国家 对我国半导体 激光器 产业的技术壁垒，降低对国外芯片的依赖，有效提升我国半导体 激光 产业核心竞争能力。 是制定标准规范行业发展的有效手段之一 山东省 大功率半导体激光器工程实验室 的建设，将建立半导体 激光器 标准平台。 半导体 激光器 属于新兴行业，发展速度之快使得国家标准显得相对滞后，我国的产业发展出现了百花争鸣的现象，不利于产业的发展。 通过本实验室建设，公司 将发挥 作为半导体 行业 标准工作组成员单位的优势，加强行业标准的制定建设，结束技术无序竞争造成的混乱。 是强化企业技术创新主体地位的重要途经 建设 大 功率半导体激光器工程实验室 有利于引导企业加大研究开发设施建设和研发活动的投入，有效整合产学研资源，以企业发展、市场需求为山东省大功率半导体激光器工程实验室 资金申请报告 北京国际工程咨询公司 电话 :053182952375 13导向，以提升企业核心竞争力为目标，开展 LD 外延材料研发，芯片研发和产业链整合，促进企业成为科技投入和技术创新活动的主体。 是建设半导体 激光器 产业基地的重要支撑 目前国内 LD 市场大部分被国外产品占据，国内 LD厂家只有华光等少数厂家，其中山东华光光电子有限公司半导体激光器占主导地位，年产 LD 外延片近万片， LD管芯 2 亿粒，器件 50 万只，产品销往国内外， LD产品市场占有率居国内第一位。 山 东华光“ 大功率半导体激光器工程实验室 ”的建设将为山东 建设 半导体 激光器 产业基地奠定强有力的 技术 支持。 山东省大功率半导体激光器工程实验室 资金申请报告 北京国际工程咨询公司 电话 :053182952375 14第三章 技术发展与应用前景分析 国内外技术状况与发展趋势预测分析 半导体 激光器 在技术上具有基础性研究与应用开发同步的特点，在产业上具有产业链长，多学科、多领域交叉融合的特点；同时半导体 激光器 有着巨大的市场和发展潜力，目前已经形成了美、日、德为先进技术代表，韩国、中国台湾、中国大陆奋起直追的竞争格局。 国内外技术现状 国外技术现状 从二十世纪八十年代开始，随着半导体激 光器外延生长技术和量子阱结构半导体激光器技术的迅速发展，大功率半导体激光器在输出功率和可靠性方面都取得了巨大进步，到 2020 年，单条器件输出功率已超过 100W，功率转换效率约为 40%60%，寿命长达 10000h。 为了提高激光器的效率，美国国防高技术研究计划署（ DARPA ）于 2020 年启动了超高效率半导体激光器光源项目（ super high efficiency diode source ,SHEDS） ,其最终目标是将半导体激光器的功率转换提升到 80%以上。 在此项目推动下，最近几年大功率半导体激光器的 研究工作获得了显著的进步，功率转换效率在逐步提高，同 其他国家 相差逐渐缩小。 近年来以美国 Wisconsin 大学为代表的研究人员采用 MOCVD 外延方法成功获得了 GaAs 衬底上高质量的 InGaAsP/AlGaAs 激光材料，在 805nm 激射波长下其 100um 单条器件的连续功率输出达。 同时研制出了 无铝宽波导分别限制异质结多量子阱 (BWSCHQW) 结构激光器，准连续波（ QCW ）输出功率达到 (条宽为 100um, 腔长为 2mm)。 同时，激光器的光电转换效率也得到不断的提 高。 JDSU 公司采用非对称波导技术减少自由载流子吸收， 808nm 激光器效率达到 60%， 980nm 激光器的效率提高到％。 NLight 公司设计了多种解决方案，已将 LD 总效率从 50%提高到65%， Osram 等公司的激光器产品的转换效率均超过 60％。 山东省大功率半导体激光器工程实验室 资金申请报告 北京国际工程咨询公司。