南極天文望遠(yuǎn)鏡、空間引力波探測(cè)裝置、納米材料、高端精密設(shè)備……這一系列關(guān)鍵裝備的加工制造，都需要依靠超高精度的測(cè)量?jī)x器對(duì)大量光學(xué)元件的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。以往，超精密測(cè)量技術(shù)成為制約高端裝備制造發(fā)展的“卡脖子”問題。

近日，由上海理工大學(xué)光電學(xué)院莊松林院士領(lǐng)銜的韓森教授團(tuán)隊(duì)與蘇州慧利儀器有限責(zé)任公司共建聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室所研發(fā)的國產(chǎn)化高端產(chǎn)品——數(shù)字化激光干涉儀進(jìn)展順利。這一儀器從光學(xué)干涉基本原理出發(fā)，集成計(jì)量溯源的光源波長(zhǎng)、數(shù)字化相移技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，創(chuàng)新實(shí)現(xiàn) 納米精度的非接觸式光學(xué)測(cè)量， 填補(bǔ)了國內(nèi)空白。

據(jù)悉，這一“超高精度大口徑絕對(duì)面形光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量關(guān)鍵技術(shù)及儀器”榮獲 2023年度上海市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

高端制造業(yè)支柱中的支柱

眾所周知，高端制造業(yè)有三要素——材料、加工、測(cè)量，其中測(cè)量是前兩個(gè)環(huán)節(jié)都需要涉及的，所以，從這一角度來說，測(cè)量是高端制造業(yè)支柱中的支柱。

中國裝備制造要實(shí)現(xiàn)突破，首先要解決制造質(zhì)量問題，其核心關(guān)鍵就是超精密測(cè)量能力�！坝醒b備制造尤其是高端裝備制造的地方就需要精密的測(cè)量?jī)x器，我們必須把核心技術(shù)掌握在自己手中�！表n森說道。

隨著高端制造業(yè)的快速發(fā)展，產(chǎn)品表面性能推進(jìn)到近原子尺度，精度要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于基準(zhǔn)，如何在低基準(zhǔn)的條件下，實(shí)現(xiàn)高精度的測(cè)量？

科研團(tuán)隊(duì)針對(duì)中國高端檢測(cè)儀器和技術(shù)的需求，系統(tǒng)性地開展了模塊化激光干涉儀設(shè)計(jì)以及應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)的研究與攻關(guān)�！昂�(jiǎn)單來說，干涉儀就是將激光分為兩束，照射至需要測(cè)量的器件上，再匯合產(chǎn)生干涉，從而精確地測(cè)量出被測(cè)件表面的形貌誤差，包括平面、球面、柱面或者非球面。”韓森介紹。

項(xiàng)目技術(shù)突破了標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量經(jīng)典極限，提出大口徑絕對(duì)面形自校準(zhǔn)算法和一體式小像差光學(xué)設(shè)計(jì)方法，使絕對(duì)面形測(cè)量精度比國家一等平面平晶提高了6倍，PV值最高精度達(dá)到λ/120（λ=632.8nm）。同時(shí)，科研團(tuán)隊(duì)發(fā)明了三點(diǎn)集束式PZT大出力（1000公斤級(jí)）微驅(qū)動(dòng)相移技術(shù)，突破了重載荷機(jī)械相移測(cè)量瓶頸；創(chuàng)新研發(fā)了光學(xué)均勻性絕對(duì)測(cè)量技術(shù)，精度達(dá)到8*10-7量級(jí)。

此外，科研團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了抗擾動(dòng)性強(qiáng)的QHL檢測(cè)技術(shù)，破解了測(cè)量環(huán)境不穩(wěn)定對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的干擾難題，使測(cè)量重復(fù)性精度提高10倍以上；突破了高精度參考面水平放置時(shí)產(chǎn)生自重變形對(duì)絕對(duì)測(cè)量結(jié)果的巨大限制，實(shí)現(xiàn)了無應(yīng)力平面絕對(duì)測(cè)量。

在產(chǎn)學(xué)研中縮短創(chuàng)新與市場(chǎng)的距離

技術(shù)創(chuàng)新到市場(chǎng)，還有多遠(yuǎn)的路需要走？“最后一公里”是科技成果轉(zhuǎn)化的普遍問題。近年來，韓森穿梭在學(xué)界與工業(yè)界之間，致力于超高精度測(cè)量技術(shù)的落地和發(fā)展。

“早在2018年，上理工就與慧利儀器共建聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，以人為紐帶，讓高校教授長(zhǎng)期深度對(duì)接產(chǎn)業(yè)，更有利于盤活一系列資源�！表n森表示，在“大學(xué)教授”和“創(chuàng)業(yè)者”的雙重身份下，高校的基礎(chǔ)創(chuàng)新與企業(yè)的技術(shù)實(shí)踐緊密綁定，提高了科研成果轉(zhuǎn)化率和使用效益。

目前，項(xiàng)目成果完成了數(shù)字化激光干涉儀的工程化，研制出多種口徑的商業(yè)化檢測(cè)儀器，實(shí)現(xiàn)“產(chǎn)學(xué)研用”的完美結(jié)合。相關(guān)產(chǎn)品及技術(shù)已經(jīng)在國家計(jì)量單位、國家大科學(xué)裝置及工程、高精密光學(xué)機(jī)械加工行業(yè)等多家企事業(yè)單位進(jìn)行推廣應(yīng)用，有助于提升中國高端檢測(cè)儀器在市場(chǎng)的占有率，推動(dòng)高精密檢測(cè)技術(shù)發(fā)展。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還參與起草國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國家平晶檢測(cè)規(guī)程和數(shù)字式球面干涉儀校準(zhǔn)規(guī)范工作，填補(bǔ)國內(nèi)空白。項(xiàng)目知識(shí)產(chǎn)權(quán)包括專利35項(xiàng)，論文152篇，文集21部，軟件著作權(quán)5項(xiàng)，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范19項(xiàng)。

如今，項(xiàng)目已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了超高精度數(shù)字化激光干涉儀的工程化和產(chǎn)業(yè)化，創(chuàng)造了上億元直接和間接經(jīng)濟(jì)效益，帶動(dòng)了國內(nèi)相關(guān)上市企業(yè)的產(chǎn)值。項(xiàng)目應(yīng)用主要聚焦在國家級(jí)計(jì)量機(jī)構(gòu)、科研院所、大科學(xué)裝置、高端工業(yè)檢測(cè)等領(lǐng)域，推動(dòng)了企業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化和中國品牌建設(shè)的發(fā)展，促進(jìn)了高端光電儀器國產(chǎn)化，提高了國內(nèi)外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，助推了國家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量行業(yè)科技進(jìn)步。