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高性能2.79微米Er,Pr:YSGG系列晶体元件及激光器产业化

交易信息: 技术入股-面议元     
专利: 技术成熟度:通过中试  

技术领域:先进制造技术,新材料及其应用 应用领域:生物、医药技术,光机电一体化,航空航天 最后更新时间:2017-07-24 14:24:07
所在地:中国 安徽省 合肥 高新区 (蜀山区)
所属用户简介:
中国科学院合肥物质科学研究院(以下简称合肥研究院)位于合肥市西郊风景秀丽的蜀山湖畔,合肥研究院是中国科学院在安徽设立的一个综合性科研基地和人才培养基地,位于合肥市西郊科学岛上,在中科院安徽光学精密机械研究所、中科院等离子体物理研究所、中科院固体物理研究所、中科院合肥智能机械研究所和中科院合肥分院的基础上组建而成,现建有安徽光学精密机械研究所、等离子体物理研究所、固体物理研究所、合肥智能机械研究所、强磁场科学中心、技术生物与农业工程研究所、先进制造技术研究所、医学物理与技术中心、核能安全技术研究所和应用技术研究所等10个研究单元,和中国科技大学建有科教融合的核科学技术学院、环境科学与光电技术学院、合肥大科学中心等协同创新单元。通过组织优势科研团队,研究所组织和承担国家重大重点科研任务的能力不断加强,形成了等离子体物理、大气环境、纳米材料、生命科学等多个创新团队和973、863团队。2015年入选国家创新人才培养示范基地,2017年入选中国首批十大科技旅游基地和国家级双创示范基地。 合肥研究院现有在职职工2688人,其中专业技术人员2334人,占在职职工87%。正高级人员392人,副高级人员745人。有研究生学历的占在职职工63%,其中45岁以下占88%。在站博士后85人。当前队伍中,拥有两院院士6人、国家“万人计划”6人、国家“千人计划”14人、科技部“创新人才推进计划”4人、中科院“百人计划”52人、安徽省“百人计划”13人、“新世纪百千万人才工程”国家级人选6人、杰青/优青9人、首席专家32人、省部级创新团队14个。 合肥研究院主要研究领域涉及能源、环境、生物、材料、信息、国防,主要学科方向有磁约束核聚变科学与技术、先进核能与核安全技术、大气环境探测与监测技术、强磁场科学与技术、特殊环境服役材料、机器人与智能装备、现代农业技术、医学物理与技术以及国防战略高技术等,并形成了若干优势交叉学科。 合肥研究院承担了相关领域大量国家科研任务,经费总量不断攀升,2017年度经费达到19.40亿,位居中科院科研机构第一。2016年合肥研究院SCI收录论文总数名列全国科研机构第一,EI收录论文数量名列全国科研机构第二。近五年共申请专利1460件,获授权795件,获安徽省科研院所发明专利授权量第一名。2006年以来,合肥研究院共获得国家科技奖20项、省部级科技奖48项。还获华人物理学会亚洲杰出成就奖、国际内耗学最高奖甄纳奖等多项国际科技大奖。 合肥研究院积极面向国民经济主战场,以合芜蚌自主创新综合试验区、国家技术创新工程试点省和皖江城市带承接产业转移示范区建设等重大需求为导向,围绕新能源、医疗健康、环境监测与治理、现代农业等产业领域,以中科院合肥技术创新工程院等院地合作平台为依托和抓手,加快推进政产学研用深入融合,集聚科技资源,增强科技服务发展能力,为推动地方创新驱动发展做出了扎实的贡献。在“十二五”期间直接获得各类地方合作经费6.7亿元;100余项专有技术或专利得到转移转化,吸引社会投资超30亿元;有710余项中科院科技成果在地方、企业得到应用,为企业新增销售收入960多亿元,新增利税113亿元。合肥研究院是安徽省第一家试点股权激励的单位,也是完成股权激励企业数量最多的单位。截至2017年底,合肥研究院直接持股企业达60家,涉及新材料、生物技术、环境保护、电子信息等领域,注册资本总额20.62亿元。2017年共有38个知识产权作价1.9亿元,入股成立了17个公司,股权奖励金额1.3亿元,新增社会总投资4.9亿元。
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l 技术基础: (1)研制出了高性能Er,Pr:YSGG系列激光晶体及元件     在国家自然科学基金及国家高技术等项目支持下,我们研制出了高性能Er,Pr:YSGG系列激光晶体及元件,并已获得国家发明专利的授权。     完成了Er,Pr:YSGG晶体中激活和退激活离子浓度的优化,有效降低了激光阈值,获得了较高的转换效率,晶体能在较高的重复频率下工作,相关文章发表在Optics Letters和Optics Express上。     完成了Ø30×120mm高质量Er,Pr:YSGG系列晶体生长及Ø(3-6)×(80-110)mm高质量Er,Pr:YSGG系列晶体元件制备等相关工艺流程的固化,晶体元件的光学均匀性达到了10-6,消光比≥30dB,达到了商品化的水平。     通过长期的实验探索,已经形成了晶体生长、退火,晶体元件设计、加工、质量检测等一系列完备的工艺流程,整个工艺流程具有节能、高效、低成本的特点,为规模化生产奠定了坚实基础;    (2)获得了高性能掺Er3+含钪石榴石晶体2.79µm激光输出     实现了高效LD泵浦的2.79μm连续及脉冲激光,相关结果发表在Optics Express上。采用损伤阈值高的新型电光调Q元件,获得能量216mJ、脉宽16ns、峰值功率15MW的2.79μm中红外激光,结果发表在Optics Letters上。     在掺入Pr3+作为退激活离子的晶体中,发现可以提高激光工作时的重复频率,结果也发表在近期的Optics Letters上,如图3所示。 l 市场分析:  本项目产品为高质量的Er,Pr:YSGG系列激光晶体元件及高性能2.79µm激光器,晶体元件主要面向自身的需要和其它激光器生产企业,2.79µm激光器可用于牙科、眼科及激光美容手术,还可用于高校、科研院所的生物医学实验及光参量振荡的泵浦源,未来具有广阔的市场前景。主要客户包括国内的激光医疗设备制造商,各大专院校及科研院所等,如我们目前与解放军军事医学科学院、解放军电子工程学院、哈尔滨工业大学、华南师范大学正在开展应用方面的合作。当前,2.79μm全固态激光器的主要市场被国外所垄断,国内的激光应用正处于上升期,产品开发正处于起步期,本项目产品市场前景广阔。对前期市场主要以晶体元件为主,然后通过开发新产品,以高的性价比将激光整机销往全国,争取挺进国外市场。    合肥研究院在2.79μmEr:YSGG系列激光晶体及激光性能研究方面取得一系列的研究成果。通过掺入少量与Er3+的激光下能级位置相接近的退激活离子Pr3+,加快了Er3+的激光下能级粒子抽空速率,减小了下能级寿命,激光阈值得到降低,转换效率得到明显提高,并且晶体还可以在更高的重复频率下工作。采用LD泵浦有利于2.79μm激光器的小型化,利于便携,拓展产品的应用范围,同时我们还将通过掺Cr等敏化Er,Pr:YSGG,使晶体即使在闪光灯泵浦的条件下也有较高的效率,所以Er,Pr:YSGG高效系列激光晶体,既可LD泵浦也可闪光灯泵浦,有更好的市场适应能力。中红外2.79μm激光器在应用时常常需要经过调Q的激光,在前期工作中,已针对该类晶体的调Q技术进行了研究,掌握了该类晶体的激光调Q关键技术,使激光器的脉冲宽度和峰值功率都能满足多种应用的需要,使其应用领域大大扩展。 l 社会经济效益: Er,Pr:YSGG系列晶体是“材料-激光器件-工业应用”中的最上游,研制和生产高均匀性、高性能的Er,Pr:YSGG系列晶体元件,将为发展高性能中红外固体激光技术提供核心工作物质,研制窄脉冲、高峰值功率的中红外激光器,将改变我国现有的中红外激光器主要依赖进口的现状,形成属于我国自己的高性能中红外激光器,带动其它相关企业的快速发展。 根据激光行业协会统计,中国国内2013年的2.79µm中红外激光市场销售额为0.28亿元,2014年估计为0.35亿元,以30%的年平均增速率计算,预计2018年,市场销售额将达到0.85亿元。在美国,根据美国调研机构BCC公司的统计,2013年2.79µm中红外达到4.7亿元,2014年将约为5.2亿元,按12%的年平均增长率计算,2018年预计将达到8.2亿元。由于激光晶体及器件主要生产国为美国、中国和德国,国内国际市场需求的增长将给国内2.79µm中红外系列激光晶体及激光器的市场拓展带来良好的机会。由于国内这方面的产业化刚起步,因而在未来国内及国际2.79µm中红外系列晶体及激光器市场仍具有巨大的市场空间。



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