6月21日在蘇州舉辦的LFC2019,匯聚行業知名專家和眾多專業技術人士。現場互動頻繁,高潮迭起!「記者探會系列」為你帶來第一手獨家實況,敬請關注。本期我們一起來感受下可以用於探測引力波的雷射幹涉測量技術,在工業檢測當中的應用領域。
Speaker:韓森
上海理工大學光電信息與計算機工程學院教授、博士生導師
蘇州慧利儀器有限責任公司董事長
國際光學工程學會(SPIE)Fellow
美國亞利桑那大學光科院兼職教授
德國斯圖加特大學博士
韓森教授曾任美國威易科儀器公司首席科學家和工程項目經理,德國斯圖加特大學客座教授;兩次在美國被稱之為發明奧斯卡研發 100獎的獲得者。在國外期間曾承擔過 20餘項科研及工程項目,研發新產品十餘款;在國內主持和參與國家重大科學儀器設備開發專項等省市各級項目。出版學術專輯6本,論文40餘篇,擁有專利20餘項。2013年5月被聘為上海理工大學光電學院特聘教授。
雷射幹涉儀引力波天文臺
——當今光學幹涉測量最具代表性的前沿研究
光學幹涉測量可以實現納米級測量,是非接觸式、超高精度測量方法之一。早在1887年,美國物理學家麥可遜和莫雷合作,就為研究「以太」漂移,使用分振幅法產生雙光束再實現光學幹涉的特性,設計製造出了著名的麥可遜幹涉儀。在近代物理、計量技術和工業應用中,科學家們還研製出各種不同特點的幹涉儀,比如泰曼-格林幹涉儀、菲索幹涉儀、馬赫幹涉儀、米諾幹涉儀等。他們的共同特點是以波長為尺子來量測被測物體的物理量和化學量的變化。雷射幹涉儀引力波天文臺用於觀測宇宙中的引力波,應該是當今光學幹涉測量中最具代表性的前沿研究。
引力波是愛因斯坦廣義相對論中所預言的一種時空波動,通過觀測引力波可以以全新的角度去探索宇宙,可以提供傳統電磁輻射方式無法觀測到的未知信息,是觀測宇宙的一個新窗口。在物理學上,引力波可以直接驗證廣義相對論,可以認為是牛頓萬有引力學說之後科學史上最偉大的發現之一。上海理工大依託光電學院的光學工程超級團隊,在中國引力波探測方面位居前列。
那麼,雷射幹涉儀在工業檢測當中,有哪些優勢和應用呢?韓森教授以
Advantages and Applications
of Laser Interferometers in Industrial Inspection
為題,發表了現場演講:雷射幹涉儀以其優異的亞納米精度和精密度廣泛應用於光學表面的評價,在精密儀器的質量控制與校準以及科研開發、高端設備製造等領域用途廣泛。
現場首先講到雷射幹涉儀工作原理和一臺幹涉儀所應具備的基本組構。隨後,韓教授著重介紹了通用雷射幹涉儀、無應力平面雷射幹涉儀、高效球面雷射幹涉儀,以及高功率雷射掃描振鏡。
此外,韓教授重點講解雷射幹涉儀在汽車發動機部件等汽車工業領域的應用,PPT顯示2英寸俯式雷射幹涉儀升級版和原始版比較。同時,韓教授還講解了雷射幹涉儀對手機背板和手機鏡頭保護玻璃等不同材質平面度的測量,以及針對凹面和凸面兩種情況球面測量的不同原理和效果。
(通訊光纖連接器)
演講當中,韓教授總結了它們各自的優點,以豐富的實例介紹了它們在光學通訊和工業檢測方面的應用。
在高精度雷射測距項目器件環節,韓教授團隊通過「天宮一號」空間交會對接過程中的反光器樣品的光學測量,所得出的模擬和實測結果非常接近。全表面RMS=0.0826微米,全表面10PV=0.3089微米,全表面PV=0.3120微米。
提到「天宮一號」的空間交會對接,我們自然想到載人登月。而國內,質疑登月計劃的聲音一直不絕於耳!實際上,「登月工程」短期商業利益遠遠比不上它所具有的科學戰略意義。
阿波羅登月花費幾百億美元,動員近30萬科技人員、約200多個大學、研究院所和工業部門介入,創造並帶動1970年代後美國近3000項目高科技產品和產業。此舉為加快美國工業現代化進程,確立美國世界領導地位,奠定了雄厚基礎。可以說,直到今天,美國還在享用阿波羅登月工程的「紅利」。
相信雷射幹涉儀引力波天文臺方面的研究和技術突破,也必將帶動雷射幹涉測量等一批相關領域技術應用的大發展。