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长光华芯为何能走在激光核心器件队伍前列

2018年以来,核心技术自主的话题越来越受到人们关注,在激光领域也是如此。目前国内中低功率的光纤激光器技术已趋于成熟,随着市场对高功率光纤激光器需求的提升,作为核心器件的泵浦源面临更大的挑战。在激光核心器件领域,国内许多企业已实现了技术突破和批量应用,其中长光华芯走在队伍前列。在今年9月举办的OFweek先进激光技术研讨会期间,OFweek激光网有幸与长光华芯工程副总潘华东交流了长光华芯在激光器泵浦源、VCSEL产线及新型研究院方面的成果和布局。

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976nm半导体芯片激光器:从科研走向工业应用

目前在工业激光领域,掺镱的光纤激光器占据市场主导地位。掺镱光纤激光器主要用915nm或976nm的半导体激光器做泵浦源。二者相比,掺镱的增益光纤对976nm的吸收峰较高,约为915nm的2.5倍,因此同样长度的增益光纤976nm泵源的吸收率更高,非线性效应也会降低。对激光器制造厂商而言,更高的光电转换效率、更短的增益光纤意味着成本更低,而对终端用户而言,降低了非线性效应意味着长期稳定性更好,维护频率及成本更低。这是976nm产品的优势。

但976nm激光的吸收峰较窄,因此在工业应用上对环境温度的要求比较高。早期的976nm半导体激光器由于难以适应工业生产中对泵源温度的要求,因此多用于科研领域。如今随着配套制冷系统的完善,这一问题已逐渐被解决。

对长光华芯而言,这是一个机遇,而长光华芯无疑是抓住了这一机遇。据潘华东介绍,自2016年开始,长光华芯就调整了976nm产品的战略方向,使其从科研领域逐步走向工业市场,以期能更大程度地发挥976nm激光器泵浦源的优势。同时长光华芯多年来持续不断的研发投入,也使其不断保持产品的竞争力。值得一提的是,长光华芯高亮度976nm光纤耦合半导体激光器获得了OFweek中国激光行业年度评选的最佳激光器创新奖。

VCSEL产线投产:苦功夫下在前,与976nm芯片异曲同工

在VCSEL全产线国产化方面,长光华芯走在市场前列。据潘华东介绍,长光华芯之所以能率先实现VCSEL的产线国产化,与其早期在976nm芯片上的努力密不可分。VCSEL激光芯片与976nm芯片的晶元外延片生长工艺十分接近,在早期针对科研市场的时候,长光华芯就已攻克了对外延均匀性、稳定性精准控制的难题,确保整个晶元里所有的小芯片都是合格的、完全一致的。当这一技术成果运用到VCSEL生产上,也就确保了VCSEL发光阵列的可靠性。

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在光电转换效率方面,据潘华东介绍,长光华芯生产的VCSEL芯片转换率达42%,已接近国际一流的水平。这其中突破了多个难点,包括VCSEL的设计、生长工艺、外延尺寸等。据了解,长光华芯目前实现量产的是3寸的VCSEL芯片晶圆,预计6寸芯片将于今年年底投产。

VCSEL当前较为火热的应用场景是3D传感与人面识别。与可用于相同场景的LED和EEL激光相比,VCSEL具备波长、光电转换效率、对电子产品功耗、发散角、散热等多个方面的优势,更容易实现集成化,更易实现阵列器件排布。在未来,受益于自身的多重优势,VCSEL激光还将扩展更多的应用场景,包括汽车门锁、车站安检系统及考勤打卡设备等,这对于具备先发优势的长光华芯而言,将带来更多的机会。

创新研究院:海纳百川,合作共赢

今年3月,长光华芯与苏州高新区政府协议共建一个激光半导体激光器研究院,据了解目前研究院设计工作已基本完成,即将开始进入基建阶段,预计明年年底可以投入使用。据潘华东介绍,这一研究院定位为开放性平台,旨在吸引有好想法却不具备研发、生产条件的科学家,该研究院将能提供全套的设计工具、成熟的测量、生产工艺与实现量产、市场化的能力。这体现了长光华芯一个平台、一个基点的发展战略。

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潘华东认为,芯片的研究与开发工作是一个投资巨大且不一定能见成效的事业,如果一个团队有着很好的想法,其设计的产品有着很好的前景,如果靠团队自己解决场地、设备、工艺等生存发展问题,会多花费两三年时间,而在进行量产时还会面对的各种难题。创新研究院的意义就在于可以为这样的团队提供一个可解决各阶段问题的平台,配合团队去实现想法,缩短新产品的研发周期。

这种模式类似于孵化器,实际上也给其他技术类企业提供了一种新的人才合作的方式。这种更灵活、更开放的研究平台,能够带给人才更好的发挥空间,能够带给企业更丰富的人才资源。

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责任编辑:段婕