光頻梳技術融合下的雙頻激光干涉儀性能提升路徑

來源：發(fā)布時間：2025-09-04

隨著工業(yè)制造與科學研究對精密測量需求的不斷提升，雙頻激光干涉儀作為高精度位移測量的重要工具，其性能優(yōu)化成為關鍵技術突破點。本文聚焦光頻梳技術與雙頻激光干涉儀的融合應用，通過分析光頻梳的頻域特性與雙頻激光干涉的時域優(yōu)勢，提出基于光頻梳的相位鎖定、多波長干涉疊加及噪聲抑制等性能提升路徑。實驗表明，該技術可明顯提高其干涉儀的分辨率、測量帶寬及環(huán)境適應性，為半導體加工、航空航天等領域的精密制造提供技術支撐。

雙頻激光干涉儀憑借其非接觸、高精度、動態(tài)范圍廣等優(yōu)勢，已成為現(xiàn)代精密測量領域的重要設備。然而，傳統(tǒng)雙頻激光干涉儀受限于激光頻率穩(wěn)定性、環(huán)境干擾（如溫度、振動）及非線性誤差等因素，難以滿足超精密加工（如半導體光刻機）及納米級測量的需求。光頻梳技術作為近年光學領域的重大突破，通過產生等間距、高相干性的離散頻率梳齒，為激光干涉測量提供了全新的頻域控制手段。將光頻梳技術與雙頻激光干涉儀融合，可突破傳統(tǒng)干涉儀的精度瓶頸，推動高精度測量技術向更高水平發(fā)展。

光頻梳技術的重要優(yōu)勢

光頻梳技術的重要在于其頻譜特性：梳齒頻率間隔穩(wěn)定、相位噪聲極低，且可通過鎖相環(huán)技術實現(xiàn)與原子鐘的同步。這一特性使其在以下方面對雙頻激光干涉儀產生明顯提升：

頻率穩(wěn)定性增強：光頻梳的梳齒間隔（通常為MHz-GHz級）可作為頻率參考，消除激光器長期漂移對測量的影響；

多波長干涉疊加：利用不同梳齒波長進行并行干涉測量，通過數(shù)據(jù)融合算法降低非線性誤差；

噪聲抑制能力：光頻梳的相位鎖定特性可有效抑制激光相位噪聲，提升干涉信號的信噪比。

性能提升路徑的實踐探索

基于光頻梳的相位鎖定技術

通過將雙頻激光器的輸出與光頻梳的某一梳齒進行相位鎖定，可實現(xiàn)激光頻率的穩(wěn)定。實驗數(shù)據(jù)顯示，采用該技術后，干涉儀的測量重復性從±0.5 nm提升至±0.1 nm，適用于半導體晶圓檢測等場景。

多波長干涉疊加算法優(yōu)化

利用光頻梳的多波長特性，設計基于較小二乘法的干涉信號融合算法。例如，在汽車發(fā)動機缸體加工中，通過三波長干涉疊加，將平面度測量誤差從±1 μm降低至±0.2 μm。

環(huán)境適應性增強方案

針對振動干擾，結合光頻梳的寬帶頻譜特性，設計自適應濾波器，實時補償環(huán)境噪聲。在機床加工領域的應用中，該方案使干涉儀在振動幅度±5 μm的條件下仍能保持±0.5 nm的測量精度。

行業(yè)應用與未來展望

光頻梳融合型雙頻激光干涉儀已在半導體光刻機、航空航天復合材料檢測等領域實現(xiàn)產業(yè)化應用。例如，在3C電子行業(yè)，該技術助力智能手機中框的平面度檢測效率提升300%；在醫(yī)療設備制造中，實現(xiàn)人工關節(jié)的亞微米級形貌測量。未來，隨著光頻梳小型化與集成化技術的發(fā)展，雙頻激光干涉儀將進一步向便攜化、智能化方向演進，滿足智能工廠對實時在線檢測的需求。

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依托先進的生產技術與深厚的行業(yè)經驗，貝格納推出基于光頻梳技術的雙頻激光干涉儀系列產品，具備高分辨率（可達0.01 nm）、強抗干擾能力及環(huán)境適應性，普遍應用于新能源汽車電池檢測、航空航天精密零件加工、電子芯片封裝等場景。貝格納秉承“創(chuàng)新、品質、服務”的理念，以客戶需求為導向，持續(xù)優(yōu)化產品性能。我們期待與各界合作伙伴攜手，共同推動高精度測量技術的進步，為工業(yè)制造的智能化升級貢獻力量！