大能量高重频纳秒激光器关键技术及应用.doc

2021 年北京市科学技术奖提名公示内容（公告栏） 一、项目名称 大能量高重频纳秒激光器关键技术及应用 二、候选单位 1、中国科学院半导体研究所;2、北京热刺激光技术有限责任公司;3、武汉锐科光纤激光 技术股份有限公司;4、武汉金顿激光科技有限公司;5、武汉华日精密激光股份有限公 司;6、盛洪（台州）激光科技有限公司 三、候选人 1、林学春;2、张志研;3、刘顿;4、黄保;5、吕峰;6、刘江;7、邹淑珍;8、董智勇;9、赵 树森;10、赵鹏飞;11、于海娟;12、吴艳清;13、翟中生;14、刘燕楠;15、段金鹏 四、项目简介. 大能量、高重频纳秒激光制造广泛应用于航空航天、轨道交通、3C 电子、能源开采及国 防安全等领域；激光清洗是激光制造的典型代表，具有绿色、精密两大特点。当前我国 传统制造业转型，先进制造业快速发展，环保要求不断提高，使得激光清洗得到了快速 发展，市场需求迫切且不断扩大；其中大能量、高重频纳秒激光器是激光清洗的核心， 亦是发展激光清洗技术的关键。 项目团队针对大能量高重频纳秒激光器关键技术及应用，经过十多年技术攻关，取得了 一系列原创性成果。突破了激光介质的空间增益约束、泵浦增益匀化核心技术，实现了 焦耳级千赫兹纳秒脉冲激光输出；完成了大梯度异形光纤-端帽结构高质熔接、分段化学 掩模腐蚀微结构包层光高效剥离研究，实现了 GW 级（×100J）/cm2 高功率高能量密度脉 冲激光光纤柔性传输；发明了多光束激光调控算法与智能选区激光清洗系统，实现了我 国大能量高重频纳秒激光器及相关核心技术从实验室研究到工业化应用的跨越。 具体成果包括：突破千赫兹纳秒脉冲激光焦耳级输出，技术指标国际领先；实现峰值功 第 1 页/共 9 页 率密度 6.28GW/cm2（能量密度 604.3J/cm2）脉冲激光光纤耦合柔性传输，为国内外公开 报道最高指标；研制完成脉冲激光多光束智能清洗加工方法与系统，在多个重要领域实 现应用；授权发明专利 61 项（美国专利 1 项），发表学术论文 34 篇，出版专著 1 部，建 立标准 1 项。 经成果鉴定：“技术为国际首创，达到了国际领先水平”，提升了我国脉冲激光精密制造 技术的核心竞争力。成果在中石油高压管汇检测定点局部除漆、飞机修护复材表面涂层 逐层去除、舰船焊接制造高强钢致密氧化膜高质去除等领域实现应用，涵盖 40 余家大型 企业及 20 余家重要科研院所，为我国国民经济支柱产业发展及国防安全提供了重要保障， 并提升了我市在全国科技创新中的引领性和影响力。 第 2 页/共 9 页 五、主要支撑材料目录 5.1 知识产权支撑材料目录 序号 知识产权类别 名称 发明专利权 固体激光器的腔镜 及应用其的谐振腔 和固体激光器 发明专利权 用于提高激光器功 率的声光 Q 开关、 谐振腔和脉冲激光 器 发明专利权 旋转半导体侧泵光 泵浦棒状晶体的激 光模块及激光器 发明专利权 一种光纤端帽熔接 系统 发明专利权 基于 PC 的光纤端帽 熔接控制装置 发明专利权 表面渐变散射型包 层光功率剥离器制 备装 置及方法 发明专利权 一种平面多光束激 光参数调控方法及 系统 8 9 1 2 3 4 5 6 7 国（区）别 授权号 授权公告日 发明人 权利人 中国 ZL20171 0016969 .1 2019-12-03 林学春，赵鹏飞，董 智勇，赵伟芳，于海 娟 中国科学院半导体研究所 中国 ZL20191 1334588 .3 2020-10-30 林学春，张志研，余 海军，董智勇，朱厚 望，曾全胜 中国科学院半导体研究所， 长沙航空职业技术学院 中国 ZL20171 0559791 .5 2019-08-06 林学春，赵鹏飞，董 智勇，刘燕楠 中国科学院半导体研究所 中国 ZL20141 0035608 .8 2017-01-11 林学春，张志研，牛 奔，南景洋，侯玮 中国科学院半导体研究所 中国 ZL20131 0675068 .5 2016-01-20 牛奔，林学春，张志 研，南景洋，侯玮 中国科学院半导体研究所 中国 ZL20181 1018791 .5 2019-08-09 林学春，邹淑珍，陈 寒，孙静，于海娟 张志研，王奕博 中国科学院半导体研究所 中国 ZL20201 0825888 .8 2021-03-30 翟中生，刘顿， 张 骆，刘愿，操文泽 武汉金顿激光科技有限公 司 发明专利权 用于大型设备的激 光清洗装置及方法 中国 ZL20201 0438905 .2 2021-08-31 张志研，徐昕，林学 春，刘顿，何跃，董 智勇，赵树森 中国科学院半导体研究所 发明专利权 一种多路输出的激 光器 中国 ZL20191 0970225 2021-12-07 鄢歆，李亚，刘江， 伍峰， 徐海军 北京热刺激光技术有限责 任公司 第 3 页/共 9 页 .2 发明专利权 脉冲光纤激光器种 子源及脉冲调节方 法 11 发明专利权 Laser system 序号 知识产权类别 10 1 序号 1 2 cleaning 名称 中国 ZL20211 0793377 .7 2021-10-22 颜鹏晖，陶斌凯，黄 保，闫大鹏 美国 16/327. 228 2022-02-09 林学春，张志研，梁 浩，王奕博，刘燕楠， 中国科学院半导体研究所 马文浩 标准类别 标准编 号 标准发布日期 团体标准 T/JGXH 008—20 20 2020-12-31 标准起草单位 武汉锐科光纤激光技术股 份有限公司 标准起草人 知识产权类别 论文(著 作)名称 刊名/出版 社 年卷期页 码 发表时 间 (年月日) 通讯 作者 （含共同） 武汉华工激光工程有 限责任公司，武汉华 日精密激光股份有限 公司 第一 作者 （含共同） 论文 High-Pow er Laser Systems Laser & Photonic s Reviews 2022, 2100741 2022-03 -05 林学春 左杰希 左杰希，林学春 论文 Improvem ent of beam quality for fiber-co upled diode-si de-pumpe d Nd:YAG rod Optics Communic ations Optics Communic ations 456 (2020) 124643 2019-09 -25 赵鹏飞 赵鹏飞，常亮，董智勇，于 海娟，汪楠，邹淑珍，何超 建，林学春 标准 全固态半导体激光 器 第 4 页/共 9 页 林学春 李婷，徐进林，吴艳清，廖 杰，周小庄 论文全部作者 lasers by an aperture d 3 论文 激光清洗 技术与应 用 清华大学 出版社 2021-11 -01 第 5 页/共 9 页 无 宋峰 宋峰，林学春 五、主要支撑材料目录 5.2 国家法律法规要求的行业批准文件目录 序号 审批文件名称 产品名称 审批单位 第 6 页/共 9 页 审批时间 批准有效期 申请单位 五、主要支撑材料目录 5.3 经济效益支撑材料目录 序号 1 候选单位 中国科学院 半导体研究 所 2 北京热刺激 光技术有限 责任公司 3 武汉锐科光 纤激光技术 股份有限公 司 4 武汉金顿激 光科技有限 公司 支撑材料种类 项目收入明细表 项目收入明细表 项目收入明细表 项目收入明细表 名称 （限 20 字） 销售收入明细 销售收入明细 销售收入明细 销售收入明细 证明方 北京联博合益科技有限公司等单位 广州汉马自动化控制设备有限公司等 单位 大族激光科技产业集团股份有限公司 等单位 大连船舶制造国家工程研究中心有限 公司等单位 第 7 页/共 9 页 效益产生时间 2020-07-09 2019-01-01 2019-01-01 2019-07-23 项目收 入（万元） 备注 1056.52 效益日 期 2019.1. 1-2021. 12.31 40093 效益日 期 2019.1. 1-2021. 12.31 117316. 44 效益日 期 2019.1. 1-2021. 12.31 8290.63 效益日 期 2019.1. 1-2021. 12.31 5 武汉华日精 密激光股份 有限公司 6 中国科学院 半导体研究 所 7 中国科学院 半导体研究 所 项目收入明细表 技术开发合同（协 议） 技术开发合同（协 议） 销售收入明细 技术开发合同 技术开发合同 武汉华工激光工程有限责任公司等单 位 北京航天控制仪器研究所 南开大学 第 8 页/共 9 页 2019-01-01 2016-10-31 2015-11-25 38328.3 效益日 期 2019.1. 1-2021. 12.31 0 合同金 额 67.5 万元（已 执行） 0 合同金 额 50 万 元（已执 行） 六、提名意见 项目团队针对大能量高重频纳秒激光器关键技术及应用，经过十多年技术攻关，取得了一系列原创性成果。突破了 激光介质的空间增益约束、侧面泵浦轴向增益匀化、大梯度异形光纤-端帽结构熔接、分段化学掩模腐蚀微结构包 层光高效剥离等多项核心技术，首次实现了焦耳级千赫兹纳秒激光输出和目前报道最高指标的峰值功率密度 6.28GW/cm2（能量密度 604.3J/cm2）脉冲激光光纤耦合柔性传输；发明了多光束激光调控算法与智能选区激光清洗 去除系统，实现了我国大能量高重频纳秒激光器及相关核心技术从实验室研究到工业化广泛应用的跨越。项目成果 显著，三年累计销售超 20 亿元，主要应用单位包括中石油、沈飞、中船重工、中国航发、中策橡胶等 40 余家大型 企业，为我国国民经济支柱产业发展及国防安全提供了重要保障，并提升了我市在全国科技创新中的引领性和影响 力。项目主要成果经鉴定技术首创，指标国际领先。 提名该项目为北京市科学技术奖技术发明奖（一等奖） 第 9 页/共 9 页