超精密測量技術沖破“封鎖線”

南極天文望遠鏡、空間引力波探測裝置、極大規模集成電路制造裝備、光刻機……這一系列關鍵裝備的加工制造，都需要依靠超高精度的測量儀器對大量光學元件的各項參數進行測量。以往，超精密測量技術受到國外封鎖，成為制約高端裝備制造發展的瓶頸問題。

近日，由上海理工大學光電學院莊松林院士領銜的韓森教授團隊與蘇州慧利儀器有限責任公司共建聯合實驗室所研發的國產化高端產品--數字化激光干涉儀進展順利。據介紹，該項目研究成果技術難度大、創新性強，取得了多項自主知識產權，部分產品填補國內空白，pV值測量等核心指標及相關技術達到國際領先水平。

有裝備制造的地方就需要精密的測量儀器

“簡單來說，干涉儀就是將激光分為兩束，照射至需要測量的器件上，再匯合產生干涉，從而精確地測量出被測件表面的形貌誤差，包括平面、球面、柱面或者自由曲面。”韓森向科技日報記者介紹，數字化干涉檢測技術是結合光學干涉測量原理與計算機技術、能夠實現納米精度的非接觸式測量技術，是超精密光學計量、國家大科學裝置及工程、高端工業檢測領域最重要的手段之一。

中國裝備制造要實現突破，首先要解決制造質量問題，其核心關鍵就是超精密測量能力。“有裝備制造尤其是高端裝備制造的地方，就需要精密的測量儀器，國內精密測量儀器不能照搬國外的那一套，我們必須把核心技術掌握在自己手中。”韓森說道。

團隊針對中國高端檢測儀器和技術的需求，系統性地開展了模塊化激光干涉儀設計以及應用的關鍵技術的研究與攻關。他們首先基于模塊化設計思路開發了激光干涉儀的核心關鍵部件和測量軟件，形成了多種型號高精密數字化激光干涉儀；接著在滿足高精度相對測量基礎上提出絕對檢測算法和閉環自檢技術，使平面面形檢測精度提高5倍。

在雙重身份中縮短創新與市場的距離

技術創新到市場，還有多遠的路需要走？“最后1 km”是科技成果轉化的普遍難題。

“早在2018年，上理工就與蘇州慧利儀器有限責任公司共建聯合實驗室，以人為紐帶，讓高校教授長期深度對接產業，更有利于盤活一系列資源。”韓森表示，在“大學教授”和“創業者”的雙重身份下，高校的基礎創新與企業的技術實踐緊密綁定，提高了科研成果轉化率和使用效益。

目前，項目成果完成了數字化激光干涉儀的工程化，研制出多種口徑的商業化檢測儀器，實現“產學研用”的完美結合。相關產品及技術已經在國家計量單位、國家大科學裝置及工程、高精密光學機械加工行業等多家企事業單位進行推廣應用，有助于提升中國高端檢測儀器在市場的占有率，推動高精密檢測技術發展。

項目團隊還參與起草國家行業標準、國家平晶檢測規程和數字式球面干涉儀校準規范工作，填補國內空白。項目授權發明專利5項、實用新型專利5項，發表論文10余篇，榮獲中國產學研創新成果一等獎、日內瓦發明展特別金獎等多個獎項。