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衍射光學光束整形技術

1.痛點問題 激光廣泛應用在制造、傳感、醫療、科研、軍事等諸多領域。對不同應用，除功率、波長、模式等有不同要求外，對激光光斑形狀也逐漸提出整形要求，以適應性能不斷提高的制造、傳感等需求。例如在激光焊接、激光退火、激光剝離等需要圓形、矩形（方形）、線形且平頂分布的光斑；在激光打孔、激光切割等需要軸向多焦點、長焦深分布的光斑；在激光熱負荷模擬或激光熱處理中，需要特定形狀和光強分布的光斑以匹配復雜零件并模擬實際工況等。 衍射光學是實現光束整形的重要技術手段，但在國內尚未廣泛應用，例如在激光制造領域，大多系統直接利用激光聚焦光斑，少部分利用微透鏡陣列、微柱鏡陣列等折反射器件進行光束整形，但這種方案所能實現的光束整形通常是產生圓形、方形或矩形光斑，不能實現任意形狀的光斑。此外，整形光斑邊緣較為平緩不夠陡峭，平頂性能不夠好，存在較大的光強起伏；受限于設計與制造，按照傳統方法設計，衍射光學整形光斑尺寸受限，通常包含大量散斑，且存在明顯的中心零級等，或者減小線寬至數個波長以產生大角度光束整形光斑，但數個波長的線寬無法利用國產設備進行制造。 2.解決方案 本成果的衍射光學器件（DOE），是基于光的標量衍射理論，利用計算機輔助設計、并用大規模集成電路制作工藝，在基片上(或傳統光學器件表面)刻蝕產生兩個或多個臺階深度的浮雕結構，形成純位相、同軸再現、具有高衍射效率的一類光學器件。利用衍射光學器件已實現了諸多功能，包括光束整形、點陣產生（包括大角度、超分辨等）、長焦深（包括中空、軸上多焦點）等，為激光制造、三維測量、超分辨顯微成像、流式細胞儀等系統提供新穎解決方案。創新性地采用球面波入射（或折衍混合）、特定振幅相位約束等方法，擴大了有效衍射場，對入射波前畸變、加工誤差不敏感；抑制了散斑，提高了光束整形性能，提升了數字全息顯示的分辨率；實現了大角度任意點陣、白光點陣等；實現了不同排列形狀的超分辨點陣；實現了多種長焦深、中空長焦深、軸上多焦點等軸向光場分布。 3.合作需求 以專利許可、技術轉讓、技術入股等方式進行合作，特別是具有國內高端激光制造設備公司相關資源的優先考慮，確定應用場景，研制衍射光學光束整形器件、模組和系統。

清華大學 2023-01-06

用太陽能多晶硅切割廢料制備太陽能級多晶硅項目

隨著光伏產業的高速的發展，硅錠切割產生的切割廢料也將出現井噴式的增長。僅2012年一年，我國就用了23萬噸的多晶硅，產生了近25萬噸的粒度≤5mm的二次切割廢料(SiC和Si)，回收廠家院內廢料堆積如山，粉塵飛揚，環境惡劣。而粒度≤5mm的二次切割廢料(SiC和Si)中的SiC和晶體Si粉都是通過高能耗、高成本制備出來的，所以如能將這些廢料得以回收利用，不僅減少了環境污染，也會產生出巨大的經濟效益。特別是如能將二次廢料中價值最高的晶體硅粉得以回收并再用于制造太陽能多晶硅，這對我國減少多晶硅的進口是有重要意義的，所以說，從晶體硅切割廢料中回收多晶硅是今后一個重要的發展方向。 （1）本項目可從多晶硅切割廢料中提取出太陽能級多晶硅，其技術含量高、生產成本低、能耗小。生產的多晶硅可以替代國外進口產品，減少我國多晶硅的進口量，這對降低光伏能源成本，實現光伏能源的普及有重要意義。 (2) 本項目同時生產的副產品碳化硅制品的最大特點耐高溫和耐磨性等性能遠好于同類產品，且價格遠優于國內同類產品，因此該副產品有著廣闊的市場前景，市場競爭力強。該副產品作為耐火材料可廣泛應用于冶金、陶瓷、能源、化工等行業。如鋼鐵廠高爐的爐窯內襯和鋼包內襯、電解鋁廠鋁電解槽的側部、火法煉鋅的罐體的內襯等；如陶瓷行業所用窯爐內所用的窯板和棚板等。 (3) 產品附加值高：由于本項目所用原料主要是來源于光伏行業產生的切割廢料，原料的來源豐富且價格便宜，產品的科技含量高，生產成本低，故產品的附加值高。本項目擁有CN103086378A, CN101941699A, CN102275925A, CN102241399A, CN101724902A, CN101671022B等多項專利。

東北大學 2021-04-11

超快電子衍射儀

已有樣品/n飛秒電子衍射的主要特點是可以在非常短的時間尺度上（ps或fs量級） 顯示反應熱、 光、 電， 以及化學反應等對物質結構變化的影響， 是研究微晶、 表面、 以及薄膜的晶體結構的先進手段。

中國科學院大學 2021-01-12

多晶硅鑄錠爐的隔熱塊及包括該隔熱塊的多晶硅鑄錠爐

本發明公開了一種用于多晶硅鑄錠爐的隔熱塊，設置在多晶硅鑄錠爐的坩堝底部外周，用于坩堝加熱或冷卻多晶硅過程中的隔熱保溫，該隔熱塊為中空方形筒體結構，筒體筒壁為中空夾層結構，其中內壁用于包覆設置在坩堝底部的熱交換塊外周壁面，且該內壁與所述熱交換塊外周壁面具有間隙，所述外壁用于與設置在坩堝外圍的豎直隔熱板固定接觸，所述坩堝中心線、熱交換塊中心線以及隔熱塊中心線重合，且所述隔熱塊頂部低于熱交換塊頂部。本發明還公開了具有

華中科技大學 2021-04-14

一種偏振衍射光柵結構

本發明公開了一種偏振衍射光柵結構，包括基底層、光柵層， 其特征在于：光柵層的各塊狀區域柵條方向、周期、占空比不同；光 柵層位于基底層上方，需經過曝光、顯影、刻蝕形成光柵層；本發明 可以克服傳統偏振衍射光柵參數調整只有一個自由度的缺點，從三個 自由度來控制光柵透射光的分布，以達到任意光束的分束/合束功能， 其理論分/合束效率達 99％，且光柵器件的體積小，可應用在抗反射器、 相干偏振合束、測量 Stokes 參量、生物

華中科技大學 2021-04-14

超衍射極限納米光刻機技術

研發階段/n1、在該方向發表論文10余篇，Nature子刊，Science子刊各一篇。。2、申報和獲得該方向相關發明專利8項。其中1項授權轉讓給Facebook，Sony和中國一家企業。在華中科技大學申報5項發明專利，依托武漢舒博光電技術有限公司申報2項發明專利。。3、研發出2代超分辨納米光刻樣機。。4、配備光學裝備開發專門團隊，初步建成光學精密制造和檢測平臺。

華中科技大學 2021-01-12

25016光的干涉、衍射、偏振演示器

寧波浪力儀器有限公司（余姚市朗海科教儀器廠） 2021-08-23

蜂蜜固態粉末化技術及高純度粉末蜂蜜產品開發

研究內容 ：蜂蜜中含有 20 多種糖類物質、多種生物酶即生物活性物 質、人體必需的十多種氨基酸、多種維生素，及多種微量元素等。是一種 具有生物活性的天然營養補品及甜味劑。本項目是以新鮮蜂蜜為主要原 料，首創蜂蜜固態粉末化技術（熱加工過程中蜂蜜生物酶保護技術、熱加 工過程中蜂蜜 HMF 控制技術、蜂蜜高真空變溫脫水干燥技術、高純度固 體蜂蜜干空氣保護粉碎技術）及高純度粉末蜂蜜生產工藝，生產出高純度 粉末蜂蜜產品。

南昌大學 2021-04-14

UV固化粉末涂料

近年來國外對UV固化粉末涂料的研究開發日趨活躍，部分產品正開始走向市場，世界上 第一條商業化UV粉末涂料生產線于1998年出現在美國的Baldor電子公司，應用于電子馬達的涂 裝。 UV固化粉末涂料是一項將傳統粉末涂料和UV固化技術相結合的新技術，因此具有以下明 顯優勢： (1) UV固化粉末涂料的涂層在熔融和流平階段不會發生樹脂的早期固化，從而為涂層充分 流平和驅除空氣操作提供了充裕的時間，這樣就從根本上克服傳統熱固化粉末涂料的缺陷。 (2) UV固化粉末涂料采用紫外光輻照固化，可以使加熱和固化過程的溫度低至 100～120℃，大大低于傳統的熱固化粉末涂料的使用溫度，且采用紫外光照，固化耗時只有數 秒鐘，加快生廠線的速度，提高生產效率，降低能耗。 (3) 相對低的固化溫度可以避免對基材的過分加熱，大大拓展了粉末涂料的應用空間。 (4) UV固化粉末涂料使用100%固體漆，零VOC排放，其轉化效率達95%，過量噴涂的粉末 可以回收再利用，因而具有較高的材料利用率，節省生產成本。 適用于光固化粉末涂料的樹脂，首先要具有較高的光引發聚合活性；要求樹脂能賦予粉末 涂料良好的儲存穩定性；在固化條件下具有較低的熔融粘度，以保證粉末涂料在光固化之前和 光固化過程中具有良好的流動和流平性能。 本項目通過分子設計制備了一種具有結晶結構的聚酯樹脂，所合成的光固化聚酯樹脂具有 良好的流平、儲存等性能；所制得的粉末涂料在UV光照5秒成膜后，涂膜綜合性能優良，正、 反沖擊性能達到50kg/cm，附著力達到0級

華東理工大學 2021-04-11

粉末注射成形技術

粉末注射成形（Powder Injection Molding，簡稱PIM）是將現代塑料注射成形技術引入粉末冶金領域而形成的一門新型粉末冶金近凈形成形技術。其基本工藝過程是：首先將固體粉末與有機粘結劑均勻混練，經制粒后在加熱塑化狀態下用注射成形機注入模腔內固化成形，然后用化學或熱分解等方法將成形坯中的粘結劑脫除，最后經燒結致密化得到最終產品，其工藝過程如圖1所示。它不僅保持了粉末冶金技術可以制備用熔鑄方法無法或很難制備的材料的特點，還可以像成形塑料產品一樣制備金屬或陶瓷零件，把粉末冶金技術的成形能力提高到了前所未及的程度。它是小型復雜零部件成形與加工技術的一場革命，成為了新型制造業中最為活躍的前沿技術領域，代表著粉末冶金技術發展的主要發展方向。近年來得到了世界各工業發達國家的高度重視，被國際上譽為“當今最熱門的零部件成形技術”和“21世紀的成形技術”。美國已將其列為對國家經濟繁榮和持久安全起至關重要的“國家關鍵技術”之一。其產品廣泛應用于電子信息工程、生物醫療器械、辦公設備、汽車、機械、五金、體育器械、鐘表業、兵器及航空航天等眾多工業領域。 粉末注射成形技術的特點主要有： 能直接成形幾何形狀復雜的小型零件； 零件尺寸精度高（±0.1%~±0.5%），表面光潔度好（粗糙度1~5μm）； 產品相對密度高（95~100%），組織均勻，性能優異； 適合各種粉末材料的成形，產品應用十分廣泛； 原材料利用率高，生產自動化程度高，工序簡單，可連續大批量生產； 無污染，生產過程為清潔工藝生產。 十多年來，北京科技大學粉末冶金研究所的曲選輝教授課題組在國家“863”計劃、“973”計劃、國家軍工科研計劃、北京市科委重大科研項目和國家杰出青年基金等的資助下，在粉末注射成形關鍵技術、應用開發、產業化關鍵技術與裝備等方面進行了深入系統的研究，并取得了一系列創新性成果，開發出了一系列具有自主知識產權的新工藝、新配方，研制的許多產品已成功應用于我國國防和民用領域。目前已擁有7項國家發明專利，多項研究成果獲省部級以上科技進步獎。其技術水平處于國內領先、國際先進水平。本技術現已成為國家科技部重點推廣項目之一。

北京科技大學 2021-04-11