我国高测速多轴高分辩力激光干与丈量技能与仪器取得严重打破

时间: 2024-09-16 04:13:22 |   作者: 新闻中心

  干与丈量是完结超精细测控和微纳规范丈量的最有用手法之一，是保证可溯源纳米丈量的重要办法，也是迈向计量强国、制作强国不可或缺的要害计量测验技能。

  记者得悉，在国家严重科学技能专项“极大规划集成电路制作配备及成套工艺”（02专项）和国家自然科学基金仪器专项等项目支持下，由清华大学李岩、尉昊赟、吴学健、张弘元、张继涛、赵世杰、朱敏昊、黄沛、任利兵、杨宏雷完结的“高测速多轴高分辩力激光干与丈量技能与仪器”项目，针对光刻机工件台超精细定位、根底计量丈量和高端仪器使用中对激光干与仪高动态、高分辩力、跨规范和可溯源等丈量需求，深入开展丈量原理、办法和丈量体系仪器化中的共性科学技能问题研讨，打破一系列要害技能瓶颈，构成了丈量新办法、体系及仪器。

  日前，“高测速多轴高分辩力激光干与丈量技能与仪器”项目取得2018年度我国计量测验学会科学技能进步一等奖。

  该项目负责人清华大学长聘教授、精细仪器系学术委员会主任李岩介绍，项目完结了从干与仪组件、信号勘探解调到多自由度勘探计划规划的全链条自研开发的高测速、多轴大量程、高分辩力激光干与丈量体系，其明显特征在于：针对光刻机等严苛丈量环境中完结多自由度干与丈量的需求，提出根据棱镜差错矢量剖析的单体集成多轴干与仪组件规划办法，研宣布从2轴到5轴的系列化单体式多轴干与仪组件，打破国外企业的独占和对我国的出口约束；针对高测速纳米分辩干与丈量需求，提出一种时延分辩整小数结合相位解调办法和一种根据数字频率组成的差分正交相位解调办法，研宣布最大测速达2m／s，分辩力0.3nm，丈量规模＞20m，数据寿数不确定度＜1ns的多通道干与信号解调模块；提出了一种三真空管构建等效组成波长链气体折射率丈量计划，完结了空气折射率差错补偿，打破了空气折射率对光学干与丈量精度的约束。

  项目还提出了光频可溯源系列化激光干与精细测长办法，最重要的包括：研制出光频可溯源至米界说谱线的非线性按捺亚纳米分辩可溯源外差干与仪，完结非线nm量级的外差干与丈量；建立了一套光频可溯源的THz宽带、kHz量级频率规范差的激光输出调谐操控办理体系，提出光学频率梳参阅激光频率扫描干与丈量和恣意等频率间隔相移干与相位丈量相交融的整小数结合丈量办法，完结高精度肯定间隔丈量；提出并建立了一套可调谐半导体激光器谐振峰确定F－P干与丈量体系，将位移改变的丈量直接转化为输出光的光频改变的可溯源丈量，原理上没有非线性，且具计量含义的纳米丈量才能和跨规范pm量级肯定间隔丈量才能。

  据悉，上述系列化研讨效果获授权发明专利20余项，宣布SCI录入论文30余篇，并作为清华大学重要科研效果当选“国家十二五科学技能创新成就展”。效果丰厚了激光干与丈量理论与技能，提高了干与丈量的功能指标，扩展了使用范畴。以本项目研讨为根底研制的干与仪组件及丈量体系在先进配备研制、高端科学仪器开发和科学研讨等范畴得到了成功使用和推行。

  到现在，项目团队所研制的光刻机用双频激光干与仪体系，成功使用到我国自研光刻机工件台样机研制过程中，累计使用50余台套，很好的满意了光刻机双工件台样机的精细丈量需求，支撑了国内光刻机用双频激光干与仪才能的构成，减轻了对国外高端干与仪的依靠，降低了其产品对我国出口约束所构成的研制危险，有力保证了光刻机双工件台研制的顺畅施行，对研制我国自主的高功能光刻机工件台起到了重要的技能支撑效果。该项目要害技能打破构成的激光干与信号解调模块成功使用到国产高端仪器激光测振仪中，协助国内企业提高了产品功能和市场竞争力，打破国外公司在世界激光多普勒测振范畴的独占位置。现在产品已成功使用到航空航天、轿车制作、机床检测等多个范畴，成为提高我国制作产品质量的有力支撑东西。

  李岩表明，该项目研讨的亚纳米分辩力可溯源外差干与仪，成功使用到激光多维丈量体系的研讨与开发的比对检定研讨中，找出了激光多维丈量体系非线性差错原因，并用专门的电路加以校对，提高了相关单位激光多维丈量体系的功能。所提出的可溯源干与丈量新办法，为摩尔单位选用阿伏伽德罗常数从头界说做出了奉献。使用到用单晶硅球直径的高精度丈量，完结实验室条件下直径（约93mm）丈量规范不确定度5nm。相关效果被世界专家评为《丈量科学技能》2013年度出色论文精细丈量奖，是国内单位初次取得这一奖项。