浪潮致敬“她”力量｜孙素娟：追光逐梦，助推中国激光器走向世界

来自华光光电的孙素娟，平时的工作是与一颗颗小小的发光芯片打交道。

她和团队所从事的是高功率半导体激光器封装工作，如何提高芯片出光功率、减少热量的产生、提高激光器的寿命、完成激光器技术完全可控是他们工作的核心。

在孙素娟和团队成员的不断努力下，从最初的5W芯片的封装、封装良率不足60%、激光器寿命不足1万小时，到目前已实现单芯片45W、单巴条500W的封装，封装良率提升至95%以上，激光器的寿命超过3万小时，已实现100%技术可控。目前，采用华光光电自产芯片封装的激光器已应用到多种领域，并作为核心光源随客户终端设备远销国外。

耀眼成就的背后总是立志不断向前的努力。今天是第31个全国科技人才活动日，下面，一起在第五届星锐奖“星锐英才”获奖者——华光光电孙素娟的讲述中，了解她追光逐梦的不凡故事。

立志追“光”

小芯片也会有大能量

我自认为性格是比较认真、踏实的，也爱钻研，这让我一方面对于未知的领域有着充足的好奇心和求知欲，另一方面我也会始终把自己负责的工作努力做到最好。

我研究生期间所学专业为信息功能材料与器件。由于这是我们学校第一年开设的新兴学科，在那时，课题组相关研究成果和设施都比较匮乏。

面对匮乏的条件，我没有退缩和抱怨，而是静下心查阅相关文献，与导师沟通研究方向、搭建相关实验设施。除了上课，其他时间我都是泡在实验室里学习文献、做实验、写文章，经常做着做着实验就忘了时间，成为整个实验大楼里最后关灯的人。

在我们的不懈努力下，实验室逐渐建立起了完善的实验条件，毕业之际，我就已获得多项研究成果，在核心期刊发表多篇论文，同时获得优秀毕业生称号。

毕业后，为了发挥专业所学，我选择加入了浪潮集团的光电子版块——华光光电。

当时正值公司计划大力发展高功率激光器之际，我接到的第一个任务就是实现高功率激光器的封装量产。

半导体激光器具有体积小、重量轻、转换效率高、寿命长等优点，一颗几毫米的芯片就可以发出几十瓦甚至几百瓦的光，可广泛应用于激光显示、激光打印、激光测距、医疗等领域，随着功率的进一步提升，还可以用于工业加工（如激光焊接、激光切割、金属表面处理）和国家重大需求等领域。

功率越高，芯片制备及封装技术难度越大。当时，商用高功率激光芯片生产厂家主要集中在国外少数企业，华光光电在低功率芯片及器件制备方面已深耕多年，但在高功率芯片制备和封装方面较国外还有很大的差距。

任务拿到手中，我的第一感受就是：机会很好，但同时挑战也很大。

当时，高功率芯片的封装良率不足60%，寿命不足1万小时，量产难度巨大。当时公司在高功率激光器封装方面的研究还比较少，我虽然有点专业基础，但对于高功率激光器的相关理论也还是比较缺乏的，完全没有经验。面对如此艰巨的任务，我的内心压力非常大。

不过，后来我也想通了，所有的事情不都是由0到1、由1到N的过程吗？只要踏踏实实从零开始做，就一定能在这个领域内做到最好。

技术攻关之旅

方法总比困难多

为了找到高功率芯片量产问题的原因和解决办法，我每天白天的主要工作就是收集失效激光器进行分类、分析、总结，晚上查阅相关文献寻找解决思路。

经过一段时间的分析，我发现高功率激光器失效的主要原因是封装空洞。相比于其他类型的激光器，半导体激光器电光转换效率虽然高，但仍有40%—50%的电能转换成热量，激光器光功率提高的同时产生的热量也更多，空洞的产生会导致热量累积，从而使激光器功率降低甚至失效。因此，必须想办法减少封装空洞，让激光器多出光少发热，将芯片产生的热量及时通过热沉传递出去。

通过查阅相关文献资料，我发现目前低功率的封装工艺路线已不适用于高功率激光器的封装，必须更换全新的工艺路线，提高封装的一致性，降低封装空洞率。

有了解决思路便有了努力的方向，但同时我又面临着新的难题：全新的工艺路线意味着需有配套的新结构物料以及具有新功能的设备，而这些新的物料和设备在公司前期是没有人了解的。

为了尽快推进新工艺路线的验证，我开始自学设计软件、与原材料供应商沟通物料设计要求、与设备供应商沟通设备技术参数，很快完成了新工艺路线所需的物料设计及设备选型。

纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。作为技术人员，我觉得要解决技术、工艺问题，除了有一定理论基础外，更重要的是一定要深入一线，只有这样，才能识别出每一个工艺细节，拿到一手的数据，积累丰富的经验。

于是，为了尽快摸索出可行的封装工艺，物料及设备到位后，每个工步我都亲自上手操作、实验验证，掌握设备每个部件的功能。同时，由于半导体激光器制造领域部分设备相对价值较高，部分设备紧张，为了避免影响生产进度，我经常白天学习设备原理及操作，等生产下班后自行进行设备操作，完成实验验证，大幅缩短了研发周期。在此过程中我也学会并熟练掌握了金属蒸镀、贴片、镜检、焊线、测试、老化等多款设备，这为后续工艺问题的快速解决奠定了良好的基础。

经过半年多的努力，我终于完成了新工艺路线的验证及所有参数定型，空洞率大大降低，封装良率提升至95%以上，产品的可靠性由不足1万小时提升到3万小时以上，达到客户要求及量产标准，助推公司在高功率激光器方面迈出了一个新的台阶。

在这整个的过程中，我更加相信方法永远比问题多。回想起在接手任务之初的状态，其实也能理解到，我们工作中总会遇到这样或那样的困难，但只要克服消极畏难情绪，正视存在的困难，不逃避，不抱怨，不懈怠，知难而进，多思考解决的方法，任何困难都能克服。

合力打通“堵点”

助推国产激光器走向世界

激光技术的进步是非常快速的，随着半导体激光器应用领域的快速扩展，客户对芯片功率有了新的需求，要求的功率越来越高。为了快速满足市场要求，公司加快了高功率芯片的研发进度。

高功率激光器对于高功率芯片的寿命要求较高，而正常新产品的每一轮寿命考评周期至少半年，周期长、成本高。如果我们每款芯片每一轮验证都要经过半年以上，那会远远落后于国内外先进企业。因此，芯片验证就成为我们下一步工作所面对的“堵点”。

为尽快扭转这一局面，加快高功率芯片的研发进度，公司成立项目组，由我担任项目负责人。为尽快打通自产芯片验证的“堵点”，我多次组织项目组成员讨论、分析，在公司领导的指导下，很快确定了保证高功率芯片考评数据准确的前提是确保激光器做好电连接和散热。

经项目组评估，原有低功率的考评平台因通流能力低、散热能力差已不适合高功率芯片的考评。为解决通流能力和散热的问题，项目组经过多次讨论及理论模拟，终于找到解决方案。

有了解决思路，项目组成员进行分工，一部分人负责电极结构设计，提高考评夹具的通流能力。一部分人负责散热通道设计，提高考评夹具的散热能力。经过二个月的通力合作，新型考评平台验证成功，实现了高功率激光器的稳定考评。

平台已搭建，但是因新型号研发芯片种类多、批次多，全部考评周期长、成本高。

为解决这一难题，我们查阅国内外相关文献，并设计多轮、多组实验，经过反复验证，终于研究出一套快速考评方法，实现了激光器的寿命推导，最终将芯片的验证周期缩短至一个月内，大大提高了研发效率。

看着一款款芯片通过快速考评平台，定型、通过客户考评推向市场，形成产值，我们的自豪感也油然而生。

目前，已利用此平台完成了单管5W/10W/15W/20W/25W/35W/45W、单巴条60W/100W/200W/500W等多款芯片及器件的考评，并均已成功转产，完成了技术完全可控，产品已被广泛应用于医疗、工业加工、国家重大需求等领域，部分产品作为核心光源随客户终端设备远销国外，产品可靠性得到客户高度认可。

利用此平台研制的“千瓦级半导体激光器”获得中国电子学会科学技术奖三等奖以及山东电子学会技术发明一等奖。

在此项目过程中，我也深切感受到了团队合作的强大力量。

单丝不成线，独木不成林，一个人的精力、见识和想法都是有限的，在技术的道路上，更需要团队成员一起不断地沟通交流、思想不断地碰撞，才能不断地实现创新，解决一个又一个难题。

在此项目实施过程中，通过将不同细分专业领域的人结合在一起，我们的每次沟通都会产生多个新颖的想法，尤其一些年轻的团队成员，他们敢想敢做，不受固有思维的影响，勇于突破，给团队注入了新生机和活力，大大加快了自产芯片的研发和验证速度。

今天恰好是全国科技人才活动日，作为一名科技工作者，我的经验是一定要时刻保持学习的心态，要有深耕的意识，不管在哪个岗位、哪个领域，都有学不完的知识。只有不断地学习新的知识，才能保持创新的头脑，才能在自己所在领域里实现更大的价值。

而作为一线技术人员，我会继续深耕，脚踏实地，不忘初心，做好每一只激光器；我也会仰望星空，开拓创新，缩小与国际领先企业的差距，让中国的激光器在世界上更多的地方发光。