在咸阳高新区的陕西铉光未来电子科技有限公司实验室里,西安理工大学光电测试研究所所长、公司负责人朱凌建正在给制造业的“眼睛”——激光干涉仪进行最后的“点睛”操作。
“这台干涉仪在继承国内首台激光干涉仪研制基础上,攻克高精度稳频技术,已达到国际先进水平。我们的研发技术在实时性、高动态同步采集方面优于进口设备,零部件及底层软件实现完全国产化,解决了国家一等水准标尺激光刻划制造的‘卡脖子’问题,为光刻机、工业母机、高端科学仪器提供纳米量级至百米范围精确位置解决方案,提升了高端装备的竞争力!”朱凌建自豪地说。
激光干涉仪是制造业的“眼睛”,是国家长度计量溯源体系中的标准器,激光干涉仪以光波为载体,其光波波长可以直接对米进行定义,且可以溯源至国家标准,是迄今公认的测量精度最高、测量速度最快的测量仪器,在高端制造领域应用广泛。朱老师带领科研团队专注于工业级激光干涉仪及系统的研发,其核心产品激光干涉仪已在多个领域的相关单位得到应用。
“我们的工业级激光干涉仪具有三大特点,第一是分辨高,能够到纳米级;第二是测量速度快;第三是测得准,举例来说,测量1米/秒的误差可以控制在微米级以下。这就解决了目前在工业测量里测不了、测不准、测不快的问题。”朱凌建介绍着激光干涉仪的特点。
长期以来,高精度激光干涉仪及软件长期被垄断,制约了我国高端装备制造的自主化和竞争力。我校科研团队在继承国内首台激光干涉仪研制基础上,开拓创新,攻克高精度稳频技术,达到国际先进水平。在高速采集、高动态同步触发等应用方面,优于进口设备。
“我们的激光干涉仪之所以能攻克技术壁垒,主要依赖于两大核心技术。”朱老师告诉记者,一是由团队自主研发的专用材料,该材料与激光分裂的频率、激光出射的强度以及激光的稳频精度有关;二是团队自主研发的硬件电路,能够实现纳米级的细分以及方向上的变向。
“研究过程中,最难的就是稳频材料问题。对我们搞计量来说,首先基准必须非常准。那么从‘准”的角度出发,所有的物理量都会归入到时间和频率,我们团队就力求把频率做得非常准。”稳频涉及到材料,究竟什么材料才能满足要求?针对这个问题,他们不断探索,经过十余年的研究,终于研发出一种专用材料,可以成功将稳频精度达到纳米级别。
为了助推科研成果从实验室走向生产线,进一步激发团队的科技创新活力,朱凌建带领团队成立了企业,专门从事激光高精度测量仪器的研发、生产和销售,核心产品有激光干涉仪、激光尺、激光测量仪,2024年的产值已逾1000万元。
“我们西安理工大学光电测试团队从事该领域的研究已有30多年的传承了,一代代老师们在其中都做了大量工作,我们现在只是让技术真正走入市场。”
朱老师的团队现有教授及副教授12名,研究生40多名,主要力量集中在纳米级工业干涉仪的研制及推广上。“我们的目标就是为光刻机、半导体高端设备、科学仪器等提供纳米级别至百米范围的精确位置的反馈和控制。”
目前,激光干涉仪已成功应用于激光刻线装置、水准标尺检定装置、大长度校准装置等,解决了我国高端装备制造业中长度标准器长期依赖进口的卡脖子问题,对促进我国高端装备制造的全面化、自主化、智能化和提升竞争力具有重大意义。