作者:沈春蕾 来源:中国科学报 发布时间:2021/6/30 14:07:08
选择字号:
中科极光的激光显示梦

 WechatIMG1739的副本.jpg

2021年春节期间,中科极光的三色激光显示技术亮相西安城墙。 中科极光供图

夜晚华灯初上,上海外滩两岸的建筑被美丽的灯光笼罩,激光灯、光束灯、灯光艺术标识配上量身定制的音乐,声光同步、色彩斑斓。6月30日至7月4日,“永远跟党走”黄浦江主题光影秀将在外滩上演。

记者获悉,这场光影秀融合了不少前沿的照明技术,比如在浦东美术馆的建党百年庆祝活动标识下方,使用了5台激光光束灯来烘托,这是由杭州中科极光科技有限公司(以下简称中科极光)自主研发的激光显示技术产品。中科极光孵化自中国科学院理化技术研究所(以下简称理化所)。

“这些激光光束灯可以达到16万流明的超高亮度,而普通的10瓦筒灯是1000流明。”理化所应用激光研究中心主任、中科极光总工程师毕勇告诉《中国科学报》,“40多年来,理化所技术团队致力于研发激光显示技术和探索产业发展,这条路虽然走得艰辛,但已经迎来曙光。”

40年技术积累

显示是人机界面终端,可以供人眼直接观看,拥有信息传播和观赏娱乐两大功能。“人类获取信息80%靠视觉,显示是信息产业链终端,市场巨大。”中国工程院院士许祖彦在日前召开的光子产业峰会上指出,“激光显示是唯一全面达到超高清显示国际标准BT.2020的显示技术,下一代显示产业的主流将是激光显示。”

我国激光显示技术的发展与国际同步。1960年,世界上第一台激光器问世。一年后,我国第一台激光器——小球照明红宝石激光器在中国科学院长春光学精密机械与物理研究所诞生。自此之后,我国的科技工作者一直致力于探索将激光与显示技术相结合。

1977年,许祖彦带领团队开始研究基于气体激光器的显示技术,并在当年研发出原理样机,播放了皮影戏。虽然不是连续的动态画面,却是我国最早的激光显示研究的成果。

上个世纪,激光显示的研究进展并不显著,主要受激光器发展水平的限制。毕勇告诉记者:“早期的气体激光器由于体积庞大,电光转换效率低,使得以其作为三基色光源的激光显示系统研究仅停留在实验室阶段,没能进一步走向产业化。”

与普通光源相比,激光光源具有单色性好、亮度高、方向性强和相干性强等特点,这也是科研团队多年来研究的动力所在。20世纪90年代中期,理化所研究员陈创天(2003年当选为中国科学院院士)带领团队相继发明了新型非线性光学晶体BBO和LBO。

陈创天团队在这两种晶体的基础上生长出当年世界上唯一一个可直接倍频产生深紫外激光的晶体——KBBF晶体。之后,国外经历15年才研制出来。陈创天团队也是我国最早研制出固体激光器的团队。

毕勇介绍道:“固体激光器有着结构简单、体积小、成本低、稳定性高等优点,让近红外激光实现可见光波段输出,攻克了可见光只有气体输出途径的难题,为激光显示技术的产业化铺设了道路。”

6年产业探索

20世纪90年代末,我国在发展激光显示产业方面已经具备良好的技术基础和生产环境。在国家高技术研究发展计划、中国科学院知识创新工程的持续支持下,我国激光显示技术取得了重大进展。

2002年,理化所研究员许祖彦团队在国内率先实现红绿蓝三基色激光瓦级输出,并合成白光用于激光显示首次实验。2005 年,许祖彦团队成功研发出60 英寸、84 英寸和140 英寸等一系列激光显示原理样机,并通过中国科学院与原信息产业部联合科技成果鉴定,结论是,“总体技术国际先进,色域覆盖率等关键技术国际领先。”

在此后的10多年时间里,许祖彦团队又对原理样机做了相应改良,突破了小型化高性能三基色LD激光模组、高效率控制驱动、高精度分时调制、颜色管理、高效能热管理、匀场照明与散斑消除等关键技术。激光显示产业化的时机趋于成熟。

2015年5月,中科极光在杭州落地。“1977年,许院士带领团队开始做激光显示器,没有可以参考的资料,遇到的都是前所未见的难题。”毕勇告诉《中国科学报》,“在老一辈科研人员技术积累的基础上,中科极光开始新一轮的产业化探索,同样没有现成的经验可以参考。”许祖彦也是毕勇的博士生导师。

中科极光创业团队最初遇到的问题是产品定义。毕勇解释道,技术产品从实验室进入市场,需要对产品有一个清晰的描述,了解用户人群是谁。“在这个过程中,我们慢慢发现最初的产品定义不对,并对之进行调整和修改。”

据了解,2015年,中科极光建成国内首条三基色LD激光显示生产示范线; 2016年,中科极光开发完成100英寸高亮度纯激光家庭影院、超高亮度激光数字影院、分体式特种激光显示器;2017年,100英寸高亮度纯激光家庭影院通过3C认证,相关产品正式推向市场。

随后,中科极光先后推出了超高清RGB三色纯激光电视、超大屏RGB三色纯激光工程投影系统、高性能数字电影放映机RGB三色纯激光光源以及RGB三色纯激光特种显示系统等一系列新一代激光显示产品。

“三基色显示是我们的技术优势。”毕勇介绍道,“激光显示的关键是画质,我们的激光显示已经赢得部分高端客户的认可,这也是公司成立6年以来在产业探索过程中取得的成绩。”

抓住发展机遇

正如许祖彦所说,“我们正在打造下一代显示产业,希望圆中国人看中国激光电视的梦”。

他表示:“全球显示技术到了更新换代大洗牌的阶段,中国激光显示已具备自主可控发展产业的条件,包括关键材料、元件、技术和整机,应该抓住发展机遇。”

激光电视跟普通电视有什么区别呢?毕勇解释道,目前激光电视以投影形式呈现,但技术遵循电视的标准,比如颜色、画质处理等。从显示效果上来说,激光电视比LED和液晶电视产品更具优势。比如,中科极光研发的RGB纯激光电视使用独立的红、绿、蓝三色激光,产生的动态化色域可呈现10.7亿色。

纵观显示技术发展历史,20世纪30年代出现的黑白显示解决了视频图像的有无问题,20世纪50年代出现的彩色显示解决了视频图像无颜色问题,20世纪末出现的数字显示解决了视频图像的清晰度问题,当前的激光显示可以解决视频图像的全色问题和颜色超高清问题,未来基于全息技术的三维显示有望解决真三维显示问题。

2018年,许祖彦团队完成了“中国新型显示产业发展研究”国家智库重大战略咨询课题,形成8万余字研究报告。报告建议,以激光显示产业为主要发展方向,百花齐放,开发各自特色市场。

毕勇表示,中科极光已经在激光显示产业迈出第一步,未来将沿着这条路继续走下去,下一步重点研发家庭影院激光投影设备,扩大产业规模,做好市场化普及。

 
版权声明:凡本网注明“来源:中国科学报、科学网、科学新闻杂志”的所有作品,网站转载,请在正文上方注明来源和作者,且不得对内容作实质性改动;微信公众号、头条号等新媒体平台,转载请联系授权。邮箱:shouquan@stimes.cn。
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
相关新闻 相关论文

图片新闻
超快磁性:加热磁铁,“冷冻”时间 镭核大小可影响同位素能级
国家重点专项课题完成深渊海试验收 新基础物理学再添“证据”
>>更多
 
一周新闻排行
 
编辑部推荐博文