DOCX《专家推荐国家技术发明奖项目公示》

及超精密加工,如晶圆光刻机和精密数控机床等重大领域发挥着基础作用.但是,自上世纪90年代以来,该领域就缺少重大技术突破,诸多局限性未得到解决.如:现有激光干涉仪必须配合靶镜使用,而大量的科学前沿和超精密加工中急需无配合目标的直接测量技术;

此外,缺少光学波片/玻璃内应力在线测量的方法和仪器,或导致生产成品率低,或分辨力、精度太低.针对上述难题,该项目发明了激光回馈光场相位和偏振态高精度解调的原理及系列技术,是激光干涉技术的一大突破,已获得广泛应用.主要发明点如下: 提出了该项目的总体技术路线,发明了基于激光回馈的光场相位和偏振态高精度解调的原理和技术.激光相位和偏振态的高精度解调是重大的技术问题,激光回馈的光场相位和偏振态解调更是如此.激光回馈:激光束照射被测目标,反射光(位移)或透射光(应力)再次返回激光器,与谐振腔内光场、增益介质相互作用、被放大,并再从激光器输出.通过解调回馈条件下输出光场的相位或偏振态变化,为高灵敏地探测被测物的位移或应力(双折射)奠定了基础. 发明了共路补偿原理的激光移频回馈干涉测量方法和仪器.针对低反射率、异形结构被测物的位移、形变或热胀的非接触测量等难题,发明了激光移频回馈相位解调技术,实现了极低反射率(低至10-6)目标的位移或形变的纳米分辨率直接测量;

发明了(准)共光路的仪器结构,消除了环境扰动误差,实现了纳米量级的测量精度;

创新集成多种技术,在国际上首次研制成激光回馈干涉仪,指标:量程,分辨率1nm,最大测速250mm/s,被测目标的反射率范围:10-6-1.IEEE仪器和测量技术委员会主席Thierry Bosch教授评价 可有效地测量…,展示了回馈技术的潜力 ;

仪器已用于对地高分专项,激光陀螺等国家重点工程;

用于实时校准单点金刚石车床,把加工误差从原来约500nm降低至不足100nm;

发明了激光回馈光学元件相位延迟测量的原理和仪器.发现了激光回馈导致的偏振态正交跳变的物理现象;

物理发现的仪器化,通过解调回馈光场的偏振态占空比,实现对光学元件内应力、双折射的高精度测量,指标:测量重复性优于0.2?,测量范围0?-180?,可在线快速实时测量;

创新性地拓展该技术至其它物理量测量:角度,厚度,折射率和晶轴定向;

Ibrahim Abdulhalim教授(SPIE、IOP Fellow)评价 一种新颖(测量内应力)的方法… ;

仪器已广泛用于波片生产、国防重点项目等,效益显著;

中国电子学会组织的鉴定委员会(含11名院士)认为该成果 是激光与干涉仪技术的一个重大突破,居国际领先水平 .成果获2013年中国电子学会技术发明一等奖. 该项目获授权发明专利21项,实用新型2项,发表论文40篇,SCI收录37篇,其中,13篇论文的影响因子大于3.发明的系列精密仪器已应用于20多家单位,并已实现技术转移.围绕该项目成果,近三年累计实现销售额5000多万,新增利润2000多万,取得了显著的经济和社会效益.该项目发明推动了激光干涉测量技术的发展,产业应用前景和促进科技进步的作用巨大. 客观评价:

1、与国内外相关技术的比较 传统的迈克尔逊激光干涉仪精度高,可溯源,是纳米测量的基准,应用广泛.但它要求被测物上有一个高(较)反射率,且严格对准的被测面.因此,往往需要在被测物上额外附加一个 靶标 ,如角锥棱镜等.所以传统的激光干涉仪在测量微、小、轻、薄、发黑的零(部)件时存在困难.目前国际上没有可用作完全非接触测量的干涉仪. 该项目发明的《固体微片激光回馈干涉仪》利用了回馈腔内敏感技术放大被测物反/散射的微弱光信号实现高度灵敏探测,从而对测量环境,被测面形、反射率、反射角等 测量场 具有高度宽容性,可测量现有干涉仪无法测量的微、轻、薄、黑(反射率低至10-6)、透,柱,微斜等元部件、新材料表面的位移、形变,伸缩,膨胀等参数.这是国际上第一台可用于完全非接触测量的回馈干涉仪.(见查新报告,和鉴定会文件) 光学元件双折射(也即波片相位延迟)测量的第一个国家标准是由该团队于2009年11月4日经全国光学和光子学标准化技术委员会审查通过的.这是国内外唯一可溯源到光波长的光学元件双折射测量原理和方法,也是目前最高精度的测量方法,可达0.02°.其局限性表现为需要对被测元件两个表面镀高透膜,不适合于在线应用. 其它的测量方法,如椭偏法、旋转消光法、非线性二次谐波法等,或需要测量角度,结构太复杂;