【喜迎十九大】专题报道二:光学工程学科支撑中国光谷,服务国家战略

作者:光学与电子信息学院 时间:2017-10-19 点击数:


华中科技大学光学工程学科秉承“以服务为支持、以贡献求发展”的宗旨,通过政策咨询、技术转移、工程示范、人才培养、学术交流,已成为“武汉•中国光谷”的技术创新源泉、人才引进高地、科技转化平台,并对全国光电子信息产业发展产生影响力。

在区域经济产业发展规划中谋篇布局,发挥智库作用,推动区域经济发展。1998年12月,本学科老一辈带头人黄德修教授关于建设“武汉•中国光谷”的书面建议,引起中央和地方政府高度重视,推动了“国家光电子信息产业基地”落户武汉。激光加工国家工程研究中心立足武汉、辐射全国,在温州、鞍山、廊坊等地设立分中心,发挥智库作用,参与制定当地激光产业规划、推动成果转化和工程示范,累计产值超过20亿元。

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推动科技成果转化,在光纤通信与传感技术、大功率激光器及应用技术等方面服务国家和行业重大需求。牵头成立武汉光电工业技术研究院,打通创新链,促进科技与经济融合。下一代互联网接入系统国家工程实验室提出了IPV6物联网接入等建议,参与了“宽带中国”专项的“三网融合、光纤到户”等国家重大专项的实施,一批专利成果应用于华为、中兴、长飞光纤、烽火科技等公司。参与的激光白车身焊接相关研发成果,获得了2015年度国家科技进步一等奖;激光增材制造(3D打印)复杂精密金属相关技术,应用于XXX机表面刻蚀加工,相关专利成果以1000万元价格转让。

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发挥学科引领作用,举办国际学术会议和促进国际交流,培养具有国际视野拔尖创新人才,提升光电子信息产业国际竞争力。本学科被中组部批准为“国家海外高层次人才创新创业基地”,并建设光电子科学与技术“111国家引智基地”,与瑞士洛桑理工、法国CNRS、德国KIT等20多个国际一流学术机构开展交流合作,每年与OSA合作组织召开国际光子学和光电子学会议(POEM),4年累积组织国际会议和研讨会近30次。本学科培养的毕业生40%以上在“光谷”就业或创业,提高了光电子信息产业的国际竞争力。

得益于光电信息学科及相关产业的强力推动,老工业基地武汉从创新驱动战略中受益,率先实现了产业结构转型升级。2015年东湖高新区企业总收入达10062亿元,比2010年增加2.44倍。本学科及相关产业构建起协同创新机制,推动“武汉•中国光谷”建成了国内最大的光电子信息产业集群,并被国务院列为全国第2家“国家自主创新示范区”。


一、光纤通信与传感接入成果转化服务及“宽带中国”和“光联万物”智库服务

宽带互联网络是当代信息社会最重要的基础设施之一,而基于光纤的通信与传感接入是其基础与核心。本学科通过“下一代互联网接入系统国家工程实验室”等平台,在超大容量光通信与光接入、新型光纤与器件以及物联网等方面都取得了突出的研究成果,通过专利转化、接受委托开发、共同承担国家项目等方式服务于国内外领军企业,并积极参与政府智库咨询。

2012‐2015年,在下一代光纤通信与接入系统等方面,与中兴通讯股份有限公司、武汉长光科技公司、苏州旭创科技有限公司、浙江广电网络公司以及美国Inphenix等企业合作进行光接入技术科技成果转化,先后开发成功下一代互联网光子集成网络终端、新型光接入网远端全光波长转换芯片、新一代大容量光接入网低成本无色ONU集成光模块、单纤千兆千户新型光接入系统等,实现了超大容量的三网融合与光纤到户,近5年为企业累计新增销售收入超过20亿元,新增利税超过3亿元。

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在光纤传感物联网接入等领域,与长飞光纤光缆股份有限公司、武汉光谷奥源科技股份有限公司、武汉长盈通公司、深圳联深科技公司等30余家知名企业实施了技术合作,主导成立了“武汉-中国光谷物联网产业技术创新联盟”,共同实施光纤感知接入组网科研成果转化,有力推动了行业发展。先后实现了具有自主知识产权的“光纤地波微振动探测器”、“光纤周界安防系统”等光纤安全防务系列产品,并在多个省市广泛应用于重点文物保护单位的安防监控、智慧社区安全防务、以及国家重大工程安全防护等,近5年为合作企业累计新增销售收入超过30亿元,新增利税超过5亿元。先后获得了2014年中国通信学会科学技术一等奖和2015年中国光学工程学会创新产品一等奖。

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在智库服务方面,参与了中国下一代互联网专家委工作,提出了IPv6物联网接入等政策建议,为我国下一代互联网发展政策制定及专项实施作出重要贡献;参与了“宽带中国”专项的“三网融合、光纤到户”国家重大工程规划及实施,对于推动我国光纤接入网领域的技术进步,促进“三网融合、光纤到户”起到积极作用;倡导并推动了东湖高新区“光联万物”专项规划制定,前瞻性布局光纤传感物联网产业,为东湖高新区巩固并加快光电子信息产业的发展奠定坚实的基础。


二、激光加工国家工程研究中心坚持产学研合作,引领中国激光产业发展

华中科技大学拥有国内最早的激光技术国家重点实验室、激光加工国家工程研究中心,上世纪70年代开始从事激光技术研究。40年来不断积累的激光科技成果及时产业化,激光加工国家工程研究中心技术辐射,催生了武汉东湖新技术开发区激光产业,成为“武汉·中国光谷”能量光电子产业技术源头,行业认可的激光技术人才“黄埔军校”。

1、通过成果转移、技术辐射、人才培养,孵化和培育了湖北省内200家激光企业,年产值近400亿元。直接孵化的激光企业,如:华工激光、楚天激光、团结激光、科威晶、锐科激光、凌云光电、华俄激光等知名企业,其中上市公司3家。对促进科学技术进步、为武汉老工业基地传统工业改造起到重要作用,成为区域经济发展的技术源头和人才源泉。

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2、为国家、地方政府或行业部门(协会)提供咨询和决策服务:作为湖北省激光行业协会、湖北省激光学会的理事长单位,为湖北省发改委、科技厅、科协、武汉市科协、武汉东湖新技术开发区等决策咨询提供服务,先后提交省市产业发展规划、调研报告、决策建议、建设方案等9份,推动了激光产业发展壮大。例如:①武汉市激光产业振兴实施方案;②关于加速发展激光产业快速建设激光产业园的建议;③湖北省高新技术产业重点领域“激光产业链技术创新规划”;④“武汉中国光谷”激光产业园实施方案。

3、发挥工程中心的核心纽带和组织协调作用,建立激光产业协同创新体系:①2012年4月,国家科技部以国科发体[2012]293号文,以激光工程中心为理事长单位,获批“中国激光加工产业技术创新联盟”。②由于激光工程中心的贡献,2012年12月,国家科技部以国科发高[2012]1107号文,武汉东湖高新技术开发区批准为“武汉国家激光高新技术产业化基地”。

4、技术辐射全国,激光工程中心建立5个分中心,例如:①2011年,成立“激光加工国家工程研究中心鞍山分中心”。②2012年4月,成立激光加工国家工程研究中心温州分中心。(3)2015年建立沧州分中心。分中心激光产值累计过20亿元。

5、推动行业技术标准、技术规范制定。作为全国光辐射安全标准委员单位(TC284)大功率激光器应用分技术委员会(SC2)单位,积极推进标准制定。①2013年组织了国际标准《激光显示与表演指南》的转化工作。②制定了《CO2激光器主要参数测试方法》。③《光纤激光器》标准国家工信部2012年正式立项。④湖北省地方标准《数控激光切割机床安全防护规范》,已获得湖北省技术监督局批准。

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激光加工国家工程研究中心建设及技术辐射取得突出成就。国家发改委组织的每两年一次评估,5次评估中,4次评为“优秀”(3次进入全国前三名)。2012年10月,国家发改委授予激光加工国家工程研究中心“国家工程研究中心杰出贡献奖”(全国仅12家)。2014年,高功率激光技术转化成果获“湖北省十大突出贡献奖”。工程中心为推动“武汉.中国光谷”、湖北省以致全国激光产业,创造了显著经济效益和社会效益。


三、建设武汉光电工业技术研究院,完善国家级创新平台链,服务区域经济

如何推动科技成果有效转化、促进科技与经济深度融合是建设创新型社会亟待破解的难题。本学科牵头建设武汉光电工业技术研究院,通过体制机制创新,构建起“人才培养-基础研究-技术研发-成果转化”的国家级创新平台链和专业化创新创业服务体系。

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1、汇聚创新创业领军人才:引进千人计划2人,“3551”人才14人,武汉市创业先锋2人,近200人来院开展成果转化和项目孵化工作。与此同时,光电工研院成功入选武汉“3551人才基地”,人才高地效应进一步突显。

2、积极推动知识产权转化:探索以工研院为中心的知识产权转化新路径。通过专业人员的跟踪服务,共推动转化知识产权34项,总金额为2808.49万元。通过对本学科800多项知识产权的摸底,为后续推动各团队成果转化提供方向性指导。

3、优质企业孵化与培育:省市区三级引导基金支持下成立武汉光电工研院育成投资基金,为具有市场潜力的优秀入孵企业快速发展提供资金支持。目前已孵化项目90余项。涵盖了健康光电子、信息光电子、能源光电子、工业光电子等新兴领域。已培育企业超过60家,其中12家“3551人才”企业,6家高新技术企业,共获各类风险投资和产业资金合计1.6亿元人民币,获得投资入孵企业总体估值近4亿元。

4、为中小型企业提供科技服务:通过整合资源,创新模式,针对区域产业发展和创新创业需求,建立了光电子微纳制造工艺服务平台、纳米表征与电镜器件服务平台、高端电子组装服务平台、光电子精密模具与结构件服务平台、武汉集成电路技术与产业服务中心(筹)。以上公共服务已覆盖企业223家,服务4000余人次。

5、创新创业国际合作:联合武汉光电国家实验室成功与法国标志‐雪铁龙(PSA)集团签署共建开放实验室合作协议;与英国CocoonNetworks(科控全球)成功签署合作协议,成为华中地区唯一全球战略合作伙伴,联合汉信资本、武汉留学生创业园、光谷人才基金共同打造中欧科技创新合作平台——“中英光谷人才孵化器”。

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四、激光增材制造(3D打印)复杂精密金属零部件技术、装备及其工业应用

华中科技大学从上世纪90年代开始激光快速成型制造技术研究及产业化,20多年来,形成从切纸成型到金属成型系列技术和产品,产生显著经济效益和社会效益。激光选区熔化成形技术(SelectiveLaserMelting,SLM)是金属零件3D打印的主流技术之一。该技术具有加工精度高,性能好,且不需要工模具,可以实现金属零部件结构功能一体化、轻量化,应用需求广泛。但是,成形效率低、成形尺寸有限是该类技术的发展瓶颈。

曾晓雁教授带领的激光先进制造研究团队,率先在国际上提出并研制出成形体积为500×500×530mm的4光束大尺寸SLM增材制造装备。该团队攻克了多光束无缝拼接、4象限加工重合区制造质量控制等众多技术难题,实现了大型复杂金属零件的高效率、高精度、高性能成形。先后自主研制出SLM系列装备,并采用国产钛合金、不锈钢、高温合金、铝合金、镁合金粉末,实现了各种复杂精密零件的成形。由中国工程院院士王华明教授为主席的鉴定委员会认为华中科技大学SLM整体技术达到国际先进水平,其中在SLM装备的成形尺寸和效率达到国际领先水平。

采用自主研制的SLM设备,已有45种零件在20余种航天型号研制中得到应用。为航天发动机、运载火箭、卫星等装备中6种型号20余种产品进行了样件研制,5种产品通过了热试车,其中4种产品已经定型。先后有多台SLM装备被航天科技集团三大总体研究院用于航天零件的研制与批产。项目成果已经以1000万元价格整体转移给上海电气集团公司,后者将再投入近亿元人民币对该技术与装备实现产业化推进,并带动了武汉中小企业的发展。

采用激光制造技术为上市公司安琪酵母股份有限公司成功解决了酵母生产中的关键技术难题——高性能干燥床制造,协助企业实现了酵母生产关键技术的产业化。项目在2011‐2013年,累计新增销售额114.39亿元。近3年项目产品实现销售收入63.94亿元,新增税收6.75亿元,新增利润7.03亿元,创汇3.80亿美元。2014年,“高耐性酵母关键技术研究与产业化”项目获得国家科技进步二等奖。

将精密扫描技术用于自由曲面的三维激光刻蚀,将该技术成功应用于XXX机表面复杂结构的刻蚀加工,解决了我国XXX机的核心技术难题,为我国国防事业发展做出了突出的贡献。

(此文章转自光小电的卖萌生活微信公众号)

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