一、中心简介

激光雷达技术研究中心成立于202212月,由纸飞机加密软件app 与浙江国衍激光科技有限公司合作共建的高水平创新型科研平台,是学院实现教育发展、科技创新、人才培养共同发展的创新实践。中心打造校企共建科研基地,在学院和公司分别建设实验室,并配备相应的实验设备,满足研发、测试、验收等多项工作的开展,实现“多人员、多实验、多项目”同步进行。研究中心聚焦自主研发的中波红外激光芯片技术,打造领域专精的高层次人才团队,重点开展国防军工及民商用领域激光雷达产品的研发创新及产业化,致力于产生一批国内独创、国际领先的激光工程技术及产品,推进相关技术产业化进程。

中心成立后,立足“项目引领、军民结合、立足高端、重点突破”的高端发展战略,已经先后与中国民航局、中国兵器装备集团559厂、陆军研究院等多个科研及企事业单位建立合作关系。


二、中心人员组成

激光雷达技术研究中心拥有国家*入选者2人,省级*入选者1人,专职教授3人。团队研究人员中博士学历占比超60%,已经形成了一支“专业领域深耕、高水准层次科研、人员梯度有序”的专业研发团队。

中心研究人员框架图

三、中心技术成果(专利、产品等)

1、技术产品:

(1)自主开发研制的中波红外激光芯片,可以产生窄脉冲的3.6微米激光输出。该技术通过一系列基于半导体生产工艺的生产技术,可批量生产出周期极化非线性光子晶体芯片。这种芯片的输出波长,可根据需求在中波红外波段内进行任意的个性化定制。基于该芯片的中波红外光参量振荡激光器具有输出稳定性强、转换效率高,易于小型化、全固化、一体化等特点,是国防用中波红外激光器件的最佳选择。

(2)中波红外激光相控阵天线技术:基于半导体生产工艺的生产技术。该技术利用某些材料的电致折射率变化,以及中波红外激光芯片辐射波长较长的特点,可以批量生产出稳定可靠的中波红外激光相控阵发射天线

(3)中波红外激光器:中波红外人眼安全激光雷达是中心最新推出的激光雷达,是国内首款、世界领先的小型中波红外激光雷达,主要面向无人驾驶汽车环境感知,无人机测绘等领域。该雷达采用了固态激光雷达方式,通过一个发光组件,可对200m范围内的物体进行精度为20mm的精准测量,并通过反射结构和相控阵芯片对其四个主要方面进行叠加式的360度测量。通过独特设计的反射结构从而对多个方向同时进行探测,将收集到的信息经过测距算法进行三维空间建模,从而为车辆的定位、导航、避障等提供引导。

(4)中波红外激光雷达:该模组是中心研发的激光模块系列中体机最小,最轻便并兼具出色的探测范围和坚固特性的一款产品。其专为便携、易于集成、功能强大且结构紧凑的光学设备解决方案的系统设计。其整体设计符合IEC 60825标准,并通过了ANSI Z136.1CLASS 1人眼安全标准的系统级别测试和验证。从而使得其能够完美的集成进入开完后的完整系统中。该中波红外激光模块采用了严格的组装标准。模块上的发射器和接收器光学元件通过航空港铝材框架固定,充分保证了其在工作时的稳定性。

2、专利明细

1)发明专利;CN201610373166.7;双工位管材激光切割机

2)发明专利;CN201620512161.3;长管连续激光切割机

3)实用新型专利;CN201620511266.7;双工位管材激光切割机

4)实用新型专利;CN201620512161.3;长管连续激光切割机


四、中心技术服务能力介绍(主要包括能开放给企业的实验平台、能支持企业的项目需求类型等)

1、服务能力

中心拥有国内独有的中波红外激光芯片的设计、生产、封装技术,可以为国防应用提供批量、低成本、高性能的中波红外激光产品。得益于中波红外激光较长的波长,对应中波红外相控阵天线的生产工艺难度和成本也远远低于现有近红外激光产品。所以上述两大核心技术的结合,必将为中波红外激光在国防领域的应用奠定产业化基础。同时,中心科研技术团队强大,在研项目覆盖军民用领域,团队能够紧密结合行业需求和市场机会,不断创新研发技术,生产出一批极具市场价值和产业化潜力的激光雷达产品。

2、在研项目

1)基于微型中波红外激光雷达与微光夜视仪的融合成像技术

人工智能技术的快速发展带动了各国国防科技的进步, 人工智能已经成为了引领未来的战略性技术。美国更是率先将人工智能技术应用到军事领域,并发布了以智能化为主要特征的“第三次抵消战略 ”, 预期利用人工智能和自主控制等颠覆性技术使美国的传统威慑能力达到新的高度, 从而掌控战争局势。同时,随着城市化的发展,未来巷战将成为重要的一种作战形式。城市环境中高楼密布,街巷纵横,使得城市作战的战场复杂化:通信指挥难、协同作战难、远距离作战难、侦查攻击受限和进攻难以获得突破。军用增强型现实观察系统可以提升步兵三维感知能力,增强单兵在昼夜和低能见度(烟、尘、雾、霾等)条件下的作战能力,各国已经装备和正在发展多种形态(双筒、单筒、头盔/护目镜和集成式等)、多种技术路线(热成像、微光像增强、低照度电视等)、多功能(与可见光、热图像融合,与定位、通信组合等)、高性能的单兵夜视仪。

但是,不管是微光成像还是热成像,相应的应用场景都有极大的局限。当交战双方在技术水平严重不对等情况下,优先装备成像装置的一方会占有极大的战术优势。但是,当双方技术水平相近时,彼此都会使用相似的成像装置,则技术优势会立刻丧失;另外一种情况是技术落后的一方为了扭转被动局面,有针对性的对敌方装置进行干扰,也会产生巨大效果。不幸的是,不管是微光成像仪还是热成像仪,都有严重的局限性,极易被干扰。而这些局限性,有可能会在未来战场上对战斗结果造成决定性影响。

为解决这一问题,增强复杂黑暗环境下的单兵探测感知能力,本项目提出研制一种安装在头盔上,可以进行高精度三维成像的微型低成本激光夜视雷达。目前,国内外尚无头戴式激光雷达的部署实例。其主要原因是考虑到在实地战场中,可以采用机器狗或低空无人机等配备小型激光雷达,在前方搜索避障,在地下巷战等场合能有效提供 路线规划。然而随着俄乌战争,尤其是亚速钢铁厂的长期缠斗给我们的启示是:地下巷战,尤其是类似亚速钢铁厂之类的地下堡垒级别的敌方精心布置的战场,环境极其恶劣,地形极其复杂。采用机器人平台的避障雷达对突如其来的敌情无法做出及时反应,会将单兵置于险境。此外,常用激光雷达的波段位于905nm1550nm左右,如果在技术装备对等的情况下贸然使用,则会直接被敌方的可视微光夜功能所捕获,导致主动暴露自己。因此急迫需要研发装备在暗场情况 下的单兵的便携式激光雷达,实时获取巷道、地下堡垒在黑暗场景下的实时图像。该激光雷达需要采用特殊的中波红外波段光源,使之能不被敌方的微光夜视仪捕获。在环境温场趋同的情况下,可以用于补盲微光夜视与红外夜视仪。同时,该激光雷达也可以结合微光夜视仪,实现点云数据与微光夜视图像的融合成像,实时测绘地下巷道的地形信息,极大便利地形感知、态势感知与协同作战。

该项目主要面向国防应用研制, 目前正与陆军研究院某所进行项目合作,预计利用两年时间提供样机进行测试。如果该项目成功列装,将成为国内首款列装部队的单兵用激光雷达产品,同时也将填补我国在军用中波红外激光雷达应用方面的空白。同时,该项目也可以用于火场救援,盲人导盲等民用领域,从而具有巨大的经济价值和社会意义。

2)中波红外激光自由空间通信技术的研发及产业化

空间激光通信技术具有抗干扰能力强、安全性高、通信容量大、数据传输速度快、波段选择方便及信息容量大等优势,系统体积小、重量轻、功耗低、施工简单、灵活机动,可作为一种应急通信方案,应用于抗震救灾、突发事件、反恐、公安侦查等领域。受益于带宽大、传输快及成本低的优势,空间激光通信技术逐步成为解决信息传输“最后一公里 ”和第五代移动通信技术(5G)小微基站传输的最佳选择。然而,自由空间激光通信技术也面临着一些挑战,例如大气折射、云层、雨雪等天气条件的影响,以及恶意干扰和攻击的威胁,这些因素可能导致通信信号的衰减、失真和中断,从而影响通信系统的可靠性和稳定性。

当前复杂的国际形势下,信息通信领域的发展仍面临许多难题,高端技术研发和生产仍然依赖国际供应链和国际市场,面临的突出问题是如何找到破解“卡脖子”难题的“中国办法”。本项目的实施具有重要意义和广阔前景。目前国内在自由空间激光通信领域的研究和发展中,尚存在技术瓶颈、产业化难度大、市场需求不确定等问题,亟需通过技术创新等手段加以解决,基于以上背景,中心聚焦信息通信领域的关键技术创新发展和瓶颈突破,计划联合产业链上下游单位立项研发一种面向国家电网使用的,基于自由空间中波红外激光通信的通信保障系统,实施关键核心技术攻关工程,并促进该新型通信保障系统技术和产品的快速产业化,早日服务于电网的创新型网路建设实现针对电网排故检修需求的自由空间激光通信保障系统的零突破。

本项目通过引入针对通信优化的中波红外激光芯片技术、自适应光学技术、多波长光学技术、多路径传输技术和多天线接收技术等手段,提高自由空间激光通信系统的可靠性和鲁棒性;通过部署安全机制和加密技术,提高通信系统的安全性;融合特定频段的无线通信手段,提供快速的组网能力,通过建立与原有站点通信设备互通,实时报告站点状况,为检修、抢修工作提供通信网络支持以及站点信息,以保障抢修工作迅速完成,节省大量时间成本,逐步研发出符合电网实际需求的通信保障系统并实现产业化。该项目产业化将填补国内中波红外激光通信技术及产品的空白,并具有上百亿的潜在市场价值。

3)激光对抗类:大功率中波红外激光器,功能描述:该型产品典型激光输出功率在1W5W之间,可以在500m50km范围对导弹等目标进行持续性照射,从而破坏对方武器中的探测装置。

4)激光辅助训练类:该型产品面向单兵装备,配备中波红外激光模组及相控阵激光发射天线,从本质上是一台微型全固态高速扫描激光雷达。该产品可在500m范围内使用,装备于枪支上,在战斗训练时使用。当士兵瞄准并扣动扳机后,该系统可以子弹的理论行进路线为中心进行自动扫描,从而自动识别出子弹是否击中敌人,如击中敌人,具体击中的部位在哪里,从而对训练效果进行有效评估。


五、中心照片




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