新启航激光频率梳：光学扫描的 “深孔望远镜”，以 2μm 精度穿透 130mm 深度-电子发烧友网

摘要：在深孔光学扫描领域，深度遮挡与低精度测量长期阻碍技术发展。新启航激光频率梳技术犹如 “深孔望远镜”，凭借独特的光学原理与系统架构，实现对 130mm 深度深孔的有效穿透，并达成 2μm 精度测量，为深孔光学扫描技术带来重大突破，为相关产业发展提供关键技术支撑。

关键词：新启航激光频率梳；光学扫描；深孔望远镜；2μm 精度；130mm 深度

一、引言

在航空航天、精密模具制造等行业，深孔零部件的质量对产品性能起着决定性作用。光学扫描作为获取深孔结构信息的重要手段，在面对 130mm 深度的深孔时，受内部复杂结构导致的光学遮挡影响，难以实现高精度测量。新启航激光频率梳技术以创新的测量方式，如同专为深孔观测打造的 “望远镜”，有效解决了深度与精度难题，成为深孔光学扫描领域的革新力量。

二、传统深孔光学扫描技术的局限

传统深孔光学扫描技术在 130mm 深度的挑战下，暴露出诸多问题。普通激光扫描技术，因光线在深孔内传播时易被孔壁、台阶等结构遮挡，随着深度增加，光线强度衰减严重，导致大量区域无法扫描，形成测量盲区。光学显微镜虽能提供一定精度的成像，但景深有限，难以对深孔底部进行清晰观测，更无法满足 2μm 级的高精度测量需求。此外，这些技术在面对复杂深孔结构时，缺乏有效的穿透和数据处理能力，难以获取完整且精确的深孔三维信息，严重制约了深孔零部件的质量检测与优化。

三、新启航激光频率梳技术的原理与系统构成

新启航激光频率梳技术基于飞秒激光锁模原理，产生一系列稳定且等间隔的光频梳齿。在深孔光学扫描过程中，超短脉冲激光经分光分为测量光和参考光，测量光进入深孔后，在孔壁多次反射，反射光与参考光发生干涉，形成干涉光谱。通过对干涉光谱中光频梳齿的精确分析，利用其稳定的频率基准，可准确计算测量光的光程差，进而获取深孔各点的三维坐标信息，实现高精度扫描。

该技术系统主要由高稳定性飞秒激光频率梳光源、精密光学干涉模块、高速光谱采集装置和智能数据处理平台组成。高稳定性光源确保光频梳齿稳定输出，为精确测量奠定基础；精密光学干涉模块优化光路，增强干涉信号质量；高速光谱采集装置快速捕捉干涉光谱数据；智能数据处理平台运用先进算法，高效处理数据并重建深孔三维模型。

四、“深孔望远镜” 技术的核心优势

4.1 穿透 130mm 深度

新启航激光频率梳技术凭借激光的高相干性和多路径反射特性，有效穿透 130mm 深度的深孔。即使深孔内部结构复杂，存在严重遮挡，测量光也能通过多次反射绕过遮挡区域，到达深孔各个部位，反射光返回后参与干涉测量，从而获取完整的深孔信息，实现对深孔的全深度扫描，突破了传统技术在深度上的限制。

4.2 实现 2μm 级高精度测量

基于精确的光频梳齿基准和先进的数据处理算法，该技术实现了 2μm 级的高精度测量。能够精准捕捉深孔孔径的细微变化、孔壁表面的微小起伏以及内部的微小缺陷等信息，测量结果准确可靠，满足了高端制造领域对深孔测量高精度的严苛要求，为深孔零部件的质量控制提供了强有力的数据支持。

五、应用案例与实践效果

在某高端模具制造企业的应用中，采用新启航激光频率梳技术对 130mm 深的模具冷却孔进行光学扫描。传统扫描技术仅能获取浅表层约 30mm 深度的部分信息，且误差较大。而新启航技术不仅完整呈现了冷却孔的三维轮廓，还精确检测出孔壁上一处 2.1μm 的凸起缺陷。企业根据检测结果调整加工工艺，使模具冷却效率提高了 15%，产品良品率从 80% 提升至 94%，充分验证了该技术在实际生产中的巨大价值和有效性。

激光频率梳3D光学轮廓测量系统简介：

20世纪80年代，飞秒锁模激光器取得重要进展。2000年左右，美国J.Hall教授团队凭借自参考f-2f技术，成功实现载波包络相位稳定的钛宝石锁模激光器，标志着飞秒光学频率梳正式诞生。2005年，Theodor.W.Hänsch（德国马克斯普朗克量子光学研究所）与John.L.Hall（美国国家标准和技术研究所）因在该领域的卓越贡献，共同荣获诺贝尔物理学奖。

系统基于激光频率梳原理，采用500kHz高频激光脉冲飞行测距技术，打破传统光学遮挡限制，专为深孔、凹槽等复杂大型结构件测量而生。在1m超长工作距离下，仍能保持微米级精度，革新自动化检测技术。