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2021年春節(jié)期間，中科極光的三色激光顯示技術(shù)亮相西安城墻。 中科極光供圖

夜晚華燈初上，上海外灘兩岸的建筑被美麗的燈光籠罩，激光燈、光束燈、燈光藝術(shù)標(biāo)識(shí)配上量身定制的音樂(lè)，聲光同步、色彩斑斕。6月30日至7月4日，“永遠(yuǎn)跟黨走”黃浦江主題光影秀將在外灘上演。

記者獲悉，這場(chǎng)光影秀融合了不少前沿的照明技術(shù)，比如在浦東美術(shù)館的建黨百年慶?；顒?dòng)標(biāo)識(shí)下方，使用了5臺(tái)激光光束燈來(lái)烘托，這是由杭州中科極光科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱中科極光）自主研發(fā)的激光顯示技術(shù)產(chǎn)品。中科極光孵化自中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所（以下簡(jiǎn)稱理化所）。

“這些激光光束燈可以達(dá)到16萬(wàn)流明的超高亮度，而普通的10瓦筒燈是1000流明?！崩砘鶓?yīng)用激光研究中心主任、中科極光總工程師畢勇告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，“40多年來(lái)，理化所技術(shù)團(tuán)隊(duì)致力于研發(fā)激光顯示技術(shù)和探索產(chǎn)業(yè)發(fā)展，這條路雖然走得艱辛，但已經(jīng)迎來(lái)曙光?！?/p>

40年技術(shù)積累

顯示是人機(jī)界面終端，可以供人眼直接觀看，擁有信息傳播和觀賞娛樂(lè)兩大功能?！叭祟惈@取信息80%靠視覺(jué)，顯示是信息產(chǎn)業(yè)鏈終端，市場(chǎng)巨大?！敝袊?guó)工程院院士許祖彥在日前召開(kāi)的光子產(chǎn)業(yè)峰會(huì)上指出，“激光顯示是唯一全面達(dá)到超高清顯示國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)BT.2020的顯示技術(shù)，下一代顯示產(chǎn)業(yè)的主流將是激光顯示。”

我國(guó)激光顯示技術(shù)的發(fā)展與國(guó)際同步。1960年，世界上第一臺(tái)激光器問(wèn)世。一年后，我國(guó)第一臺(tái)激光器——小球照明紅寶石激光器在中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所誕生。自此之后，我國(guó)的科技工作者一直致力于探索將激光與顯示技術(shù)相結(jié)合。

1977年，許祖彥帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)始研究基于氣體激光器的顯示技術(shù)，并在當(dāng)年研發(fā)出原理樣機(jī)，播放了皮影戲。雖然不是連續(xù)的動(dòng)態(tài)畫(huà)面，卻是我國(guó)最早的激光顯示研究的成果。

上個(gè)世紀(jì)，激光顯示的研究進(jìn)展并不顯著，主要受激光器發(fā)展水平的限制。畢勇告訴記者：“早期的氣體激光器由于體積龐大，電光轉(zhuǎn)換效率低，使得以其作為三基色光源的激光顯示系統(tǒng)研究?jī)H停留在實(shí)驗(yàn)室階段，沒(méi)能進(jìn)一步走向產(chǎn)業(yè)化。”

與普通光源相比，激光光源具有單色性好、亮度高、方向性強(qiáng)和相干性強(qiáng)等特點(diǎn)，這也是科研團(tuán)隊(duì)多年來(lái)研究的動(dòng)力所在。20世紀(jì)90年代中期，理化所研究員陳創(chuàng)天（2003年當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院院士）帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)相繼發(fā)明了新型非線性光學(xué)晶體BBO和LBO。

陳創(chuàng)天團(tuán)隊(duì)在這兩種晶體的基礎(chǔ)上生長(zhǎng)出當(dāng)年世界上唯一一個(gè)可直接倍頻產(chǎn)生深紫外激光的晶體——KBBF晶體。之后，國(guó)外經(jīng)歷15年才研制出來(lái)。陳創(chuàng)天團(tuán)隊(duì)也是我國(guó)最早研制出固體激光器的團(tuán)隊(duì)。

畢勇介紹道：“固體激光器有著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，讓近紅外激光實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光波段輸出，攻克了可見(jiàn)光只有氣體輸出途徑的難題，為激光顯示技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化鋪設(shè)了道路?！?/p>

6年產(chǎn)業(yè)探索

20世紀(jì)90年代末，我國(guó)在發(fā)展激光顯示產(chǎn)業(yè)方面已經(jīng)具備良好的技術(shù)基礎(chǔ)和生產(chǎn)環(huán)境。在國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃、中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程的持續(xù)支持下，我國(guó)激光顯示技術(shù)取得了重大進(jìn)展。

2002年，理化所研究員許祖彥團(tuán)隊(duì)在國(guó)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)紅綠藍(lán)三基色激光瓦級(jí)輸出，并合成白光用于激光顯示首次實(shí)驗(yàn)。2005 年，許祖彥團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出60 英寸、84 英寸和140 英寸等一系列激光顯示原理樣機(jī)，并通過(guò)中國(guó)科學(xué)院與原信息產(chǎn)業(yè)部聯(lián)合科技成果鑒定，結(jié)論是，“總體技術(shù)國(guó)際先進(jìn)，色域覆蓋率等關(guān)鍵技術(shù)國(guó)際領(lǐng)先?！?/p>

在此后的10多年時(shí)間里，許祖彥團(tuán)隊(duì)又對(duì)原理樣機(jī)做了相應(yīng)改良，突破了小型化高性能三基色LD激光模組、高效率控制驅(qū)動(dòng)、高精度分時(shí)調(diào)制、顏色管理、高效能熱管理、勻場(chǎng)照明與散斑消除等關(guān)鍵技術(shù)。激光顯示產(chǎn)業(yè)化的時(shí)機(jī)趨于成熟。

2015年5月，中科極光在杭州落地?！?977年，許院士帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)始做激光顯示器，沒(méi)有可以參考的資料，遇到的都是前所未見(jiàn)的難題?！碑呌赂嬖V《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，“在老一輩科研人員技術(shù)積累的基礎(chǔ)上，中科極光開(kāi)始新一輪的產(chǎn)業(yè)化探索，同樣沒(méi)有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)可以參考?！痹S祖彥也是畢勇的博士生導(dǎo)師。

中科極光創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)最初遇到的問(wèn)題是產(chǎn)品定義。畢勇解釋道，技術(shù)產(chǎn)品從實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入市場(chǎng)，需要對(duì)產(chǎn)品有一個(gè)清晰的描述，了解用戶人群是誰(shuí)?！霸谶@個(gè)過(guò)程中，我們慢慢發(fā)現(xiàn)最初的產(chǎn)品定義不對(duì)，并對(duì)之進(jìn)行調(diào)整和修改?！?/p>

據(jù)了解，2015年，中科極光建成國(guó)內(nèi)首條三基色LD激光顯示生產(chǎn)示范線； 2016年，中科極光開(kāi)發(fā)完成100英寸高亮度純激光家庭影院、超高亮度激光數(shù)字影院、分體式特種激光顯示器；2017年，100英寸高亮度純激光家庭影院通過(guò)3C認(rèn)證，相關(guān)產(chǎn)品正式推向市場(chǎng)。

隨后，中科極光先后推出了超高清RGB三色純激光電視、超大屏RGB三色純激光工程投影系統(tǒng)、高性能數(shù)字電影放映機(jī)RGB三色純激光光源以及RGB三色純激光特種顯示系統(tǒng)等一系列新一代激光顯示產(chǎn)品。

“三基色顯示是我們的技術(shù)優(yōu)勢(shì)?！碑呌陆榻B道，“激光顯示的關(guān)鍵是畫(huà)質(zhì)，我們的激光顯示已經(jīng)贏得部分高端客戶的認(rèn)可，這也是公司成立6年以來(lái)在產(chǎn)業(yè)探索過(guò)程中取得的成績(jī)?！?/p>

抓住發(fā)展機(jī)遇

正如許祖彥所說(shuō)，“我們正在打造下一代顯示產(chǎn)業(yè)，希望圓中國(guó)人看中國(guó)激光電視的夢(mèng)”。

他表示：“全球顯示技術(shù)到了更新?lián)Q代大洗牌的階段，中國(guó)激光顯示已具備自主可控發(fā)展產(chǎn)業(yè)的條件，包括關(guān)鍵材料、元件、技術(shù)和整機(jī)，應(yīng)該抓住發(fā)展機(jī)遇?！?/p>

激光電視跟普通電視有什么區(qū)別呢？畢勇解釋道，目前激光電視以投影形式呈現(xiàn)，但技術(shù)遵循電視的標(biāo)準(zhǔn)，比如顏色、畫(huà)質(zhì)處理等。從顯示效果上來(lái)說(shuō)，激光電視比LED和液晶電視產(chǎn)品更具優(yōu)勢(shì)。比如，中科極光研發(fā)的RGB純激光電視使用獨(dú)立的紅、綠、藍(lán)三色激光，產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)化色域可呈現(xiàn)10.7億色。

縱觀顯示技術(shù)發(fā)展歷史，20世紀(jì)30年代出現(xiàn)的黑白顯示解決了視頻圖像的有無(wú)問(wèn)題，20世紀(jì)50年代出現(xiàn)的彩色顯示解決了視頻圖像無(wú)顏色問(wèn)題，20世紀(jì)末出現(xiàn)的數(shù)字顯示解決了視頻圖像的清晰度問(wèn)題，當(dāng)前的激光顯示可以解決視頻圖像的全色問(wèn)題和顏色超高清問(wèn)題，未來(lái)基于全息技術(shù)的三維顯示有望解決真三維顯示問(wèn)題。

2018年，許祖彥團(tuán)隊(duì)完成了“中國(guó)新型顯示產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究”國(guó)家智庫(kù)重大戰(zhàn)略咨詢課題，形成8萬(wàn)余字研究報(bào)告。報(bào)告建議，以激光顯示產(chǎn)業(yè)為主要發(fā)展方向，百花齊放，開(kāi)發(fā)各自特色市場(chǎng)。

畢勇表示，中科極光已經(jīng)在激光顯示產(chǎn)業(yè)邁出第一步，未來(lái)將沿著這條路繼續(xù)走下去，下一步重點(diǎn)研發(fā)家庭影院激光投影設(shè)備，擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)規(guī)模，做好市場(chǎng)化普及。


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