“真激光”光束組成的參天大樹穿過雪花火炬臺
2月20日晚，北京冬奧會在“鳥巢”國家體育館落下帷幕。閉幕式上，總導(dǎo)演張藝謀借用“折柳送別”的典故，用一條條柳枝寄托情思，愿世界人民能夠帶走中國友誼。與此同時，一棵由激光組成的參天大樹在舞臺中央拔地而起，穿過主火炬臺直達(dá)天際。
這棵由光束組成的大樹，背后借助了顯示領(lǐng)域前沿的“真激光”技術(shù)，由杭州中科極光科技有限公司（以下簡稱“中科極光”)自主研發(fā)。
從接到冬奧會邀請到正式演出的兩年時間里，中科極光配合導(dǎo)演進(jìn)行了大量的調(diào)試和改裝。雖然經(jīng)歷了一番波折，但最終中科極光還是讓真激光成功登上了冬奧會閉幕式的舞臺。在這背后，是其團(tuán)隊(duì)在激光顯示領(lǐng)域近四十年的深入研究。在科學(xué)家們孜孜不倦地研發(fā)工作下，國家終于解決了顯示技術(shù)長久以來“卡脖子”的難題。中國激光顯示產(chǎn)業(yè)隨之走上國際領(lǐng)先地位，國產(chǎn)替代推動行業(yè)整體發(fā)展。
鈦媒體App 近日專訪了中科極光副總經(jīng)理劉治，深入了解冬奧會幕后故事，以及我國激光顯示產(chǎn)業(yè)40年間從研發(fā)底層專利技術(shù)到商業(yè)化應(yīng)用的發(fā)展歷程。
2019年5月，中科極光接到了冬奧會的邀請。劉治回憶，最初張藝謀導(dǎo)演的計(jì)劃是在開幕式時將主火炬設(shè)計(jì)為無火的形式，利用光束連接鳥巢和崇禮。而在市面上現(xiàn)存的光源中，只有激光能實(shí)現(xiàn)這樣強(qiáng)指向性、方向性、顏色飽滿的效果。于是，中科極光被邀請參與到節(jié)目的籌備中來。
北京冬奧會閉幕式“真激光”光束
但在節(jié)目籌備的過程中，無火方案被國際組委會認(rèn)為過于前衛(wèi)而沒有被采用。中科極光團(tuán)隊(duì)錯過了開幕式的參與機(jī)會。劉治坦言，當(dāng)時心里是有些失落的。但就在大約閉幕式前一周時，導(dǎo)演組又向中科極光發(fā)來邀請需要光源相關(guān)特效，中科極光為開幕式準(zhǔn)備的設(shè)備恰好能滿足這個需求。于是，接到任務(wù)的工作人員緊急將設(shè)備從杭州運(yùn)往了北京，并在冬奧會現(xiàn)場進(jìn)行了幾天幾夜的緊張調(diào)試和保障工作。
由于節(jié)目效果保密，關(guān)于運(yùn)輸設(shè)備過去具體做什么、能否入選閉幕式事先并不知情，直到直播當(dāng)天劉治和同事們才真正看到了完整的節(jié)目效果。當(dāng)晚，“折柳送別”登上微博熱搜，成為閉幕式最出圈的節(jié)目。同樣，鳥巢上空的光束穿云破霧，也給人們留下了深刻的印象。
據(jù)鈦媒體APP了解，除了在閉幕式上呈現(xiàn)的白色光柱形態(tài)，中科極光“真激光”光束產(chǎn)品突破了了市面上以綠光為主的產(chǎn)品形態(tài)，基于真激光技術(shù)可呈現(xiàn)10.7億色的無極調(diào)色，為舞臺呈現(xiàn)提供更多可能。
另外值得一提的是，“真激光”所具備的低功耗優(yōu)勢也符合“綠色冬奧”的理念。相比于其他混合光源的技術(shù)路線，“真激光”技術(shù)光效高達(dá)17.8 lm/w ，配合高效的熱管理技術(shù)，可真正實(shí)現(xiàn)高亮度、低能耗，為“綠色奧運(yùn)”站好最后一班崗。
這樣的國家大型活動劉治和其團(tuán)隊(duì)近年來參與了很多，例如新中國成立70周年人民大會堂文藝匯演、建黨100周年上海黃浦江燈光秀、改革開放40周年慶典等等。劉治談道，“能夠?yàn)樽鎳闹卮蠡顒泳驮陉P(guān)鍵時刻發(fā)揮作用，真的是無比的榮耀?？赡苣闫綍r不覺得，但是在真正看到成果的時候，就覺得能夠?yàn)樽鎳鲆环萘?，還是感到很激動。”
中科極光是中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所的科技成果轉(zhuǎn)化企業(yè)。這次應(yīng)用在冬奧會中的真激光技術(shù)，是中科院自主研發(fā)的激光顯示底層技術(shù)。激光顯示是繼黑白、彩色、數(shù)字之后的“第四代顯示技術(shù)”。“真激光”以三基色激光為光源，經(jīng)過先進(jìn)的架構(gòu)工藝，實(shí)現(xiàn)了圖像高保真再現(xiàn)，可全面實(shí)現(xiàn)BT.2020超高清國際電視標(biāo)準(zhǔn)，同時能耗是傳統(tǒng)光源的三分之一到四分之一。
中科極光不是國內(nèi)唯一做三色激光技術(shù)的企業(yè)，但是唯一擁有真激光底層專利技術(shù)的中國企業(yè)。
1977年，中科極光現(xiàn)在的首席科學(xué)家，中科院物理所院士許祖彥參與研發(fā)了國家戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)級別高能激光項(xiàng)目。在進(jìn)行激光研究時，許院士生發(fā)了激光是否也能應(yīng)用于顯示產(chǎn)業(yè)的想法。
在當(dāng)時，顯示產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)由美國和日韓企業(yè)掌握。中國顯示企業(yè)從顯像管到LCD液晶，都沒有自己的底層專利，只能購買產(chǎn)品線，當(dāng)時最先進(jìn)的技術(shù)都是從美國流轉(zhuǎn)到日本、再到臺灣，然后中國大陸從臺灣購買產(chǎn)品線，導(dǎo)致我國在顯示產(chǎn)業(yè)一直受制于國外的技術(shù)，不能擁有真正的自主性，絕大多數(shù)利潤被外資品牌搶走。
許院士認(rèn)為，中國在顯示產(chǎn)業(yè)想要擁有真正的自主性，就要擁有自己的知識產(chǎn)權(quán)。于是，許祖彥帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開始研發(fā)激光顯示的底層技術(shù)。于是當(dāng)時許院士就希望能夠研發(fā)出真激光而不是過度光的顯示技術(shù)，他認(rèn)為，中國人要做自己的電視，要有自己的知識產(chǎn)權(quán)，不能一味去學(xué)別人。
對于40年前的科技水平來說，這個技術(shù)實(shí)現(xiàn)的難度非常之大，劉治說道，首先當(dāng)時還沒有半導(dǎo)體光源，已有的發(fā)光物質(zhì)中并沒有材料能夠直接實(shí)現(xiàn)紅綠藍(lán)三種顏色的激光。于是從光源開始去進(jìn)行研究，就使用當(dāng)時理化所的一種倍頻晶體去改變光的波長來得到顏色。“這就好比我們要蒸包子，但不是從和面開始，而是從種小麥開始。”
對真激光的研發(fā)實(shí)際經(jīng)歷了從氣態(tài)到固態(tài)激光器，到混合光源，即固態(tài)激光器加上半導(dǎo)體激光器，到最后的全半導(dǎo)體激光器這樣一個不斷摸索的過程。中間還有如何解決整機(jī)顯示技術(shù)，選用什么波長的光，如何抑制激光的散斑效應(yīng)等等問題，這個過程是充滿了艱辛的，最后才終于攻克了全自主三色激光顯示技術(shù)。
在國家“863”計(jì)劃和中科院創(chuàng)新工程的支持下，許祖彥院士聯(lián)合中科院5個研究所聯(lián)合攻克了全自主“真激光”顯示技術(shù)。我國第一次爭取到了一種顯示技術(shù)的先發(fā)優(yōu)勢。
中科極光工程師模擬演示
如今，全球顯示產(chǎn)業(yè)規(guī)模每年在3500億美元左右，我國的產(chǎn)業(yè)規(guī)模也超過了每年4000億元人民幣。2015年-2020年，我國激光電視市場復(fù)合增長率達(dá)213.8%。激光顯示的應(yīng)用不僅僅在于激光電視。在激光投影、影院光源、工程亮化、極端環(huán)境科研設(shè)備，乃至VR、全息技術(shù)和元宇宙中，激光顯示也有著廣泛的想象空間。
劉治表示，元宇宙世界對顯示技術(shù)提出了更高的要求。激光顯示由于具有精準(zhǔn)性、色深度、投影式原理等屬性，可以基于空間算法的真正虛擬3D，有希望解決現(xiàn)在VR、AR頭顯產(chǎn)品易導(dǎo)致眩暈等問題。
隨著激光顯示市場不斷擴(kuò)大，激光顯示產(chǎn)業(yè)加速規(guī)模化，作為在激光顯示領(lǐng)域處于國際領(lǐng)先地位的中國，也迎來了新的發(fā)展機(jī)遇。
中國現(xiàn)在的激光技術(shù)，無論是軍事級別，還是民用級別，都達(dá)到了世界頂尖的水平。一些應(yīng)用型企業(yè)積攢了大量的應(yīng)用型專利技術(shù)。當(dāng)沒有底層技術(shù)的時候，應(yīng)用技術(shù)只是無本之木。但是當(dāng)有了底層技術(shù)，想要快速發(fā)展，應(yīng)用層的專利技術(shù)就必不可少。
激光顯示先后入選十二五、十三五和十四五發(fā)展規(guī)劃。在國家的大力支持下，近20年來，中國申請和授權(quán)的激光顯示專利超過7000項(xiàng)，占全球激光顯示專利比例的50%以上。專利布局覆蓋光源、控制、光機(jī)、整機(jī)和光學(xué)元件，已初步形成專利池。
同時，中國本土上下游激光產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)已經(jīng)超過100家，中國市場也是全球最大的激光顯示創(chuàng)新市場和消費(fèi)市場。
從技術(shù)到產(chǎn)業(yè)，中國在激光顯示關(guān)鍵材料、元件、技術(shù)、整機(jī)及專利等方面已具備自主可控發(fā)展產(chǎn)業(yè)的條件。中國終于有能力擺脫長久以來被海外企業(yè)引領(lǐng)市場標(biāo)準(zhǔn)的困境，結(jié)束進(jìn)口顯示產(chǎn)線的歷史。激光顯示迎來了新一輪技術(shù)商業(yè)化落地的爆發(fā)期。
全球激光技術(shù)發(fā)展至今曾形成兩個規(guī)?；a(chǎn)業(yè)——光存儲和光通訊，激光顯示技術(shù)或可成就第三個規(guī)?；a(chǎn)業(yè)，拉動中國光電產(chǎn)業(yè)發(fā)生深刻變化。
（本文首發(fā)鈦媒體APP，作者｜實(shí)習(xí)編輯 李如嘉，編輯｜天鵬）
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