继白光干涉技术后，2005 年激光频率梳作为新的一种光学度量技术出现

一、引言

白光干涉技术曾在光学度量领域占据重要地位，但其在测量范围和精度上存在一定局限。2005 年，激光频率梳作为一种全新的光学度量技术应运而生，为高精度光学测量开辟了新路径，在时间和频率测量等领域展现出独特优势。

二、激光频率梳技术的诞生背景与发展

白光干涉技术基于白光的干涉现象进行测量，在一定范围内能实现光学量的检测，但受限于白光的相干特性，测量范围和精度受到制约。随着科技发展，对高精度光学度量的需求日益增长，促使新的技术诞生。2005 年，激光频率梳技术凭借其独特的优势进入人们视野，它利用飞秒激光的特性，形成一系列等间隔的频率梳齿，为光学度量提供了更精准的基准。

三、激光频率梳的工作原理

（一）飞秒激光与频率梳的形成

飞秒激光器产生超短脉冲激光，这些脉冲在频域上表现为一系列等间隔的频率梳齿。通过精确控制激光的参数，如重复频率和载波包络偏移频率，可实现频率梳的稳定输出。

（二）光学度量的实现机制

在光学度量中，激光频率梳的频率梳齿可作为高精度的频率基准。当测量光与参考光发生干涉时，通过对干涉信号的分析，结合频率梳的频率信息，可实现对光程、波长等光学量的精确测量。其测量原理与白光干涉技术有本质区别，激光频率梳利用的是飞秒激光的高稳定性和精确的频率间隔，而白光干涉依赖的是白光的宽带特性。

四、激光频率梳技术的优势

（一）超高测量精度

激光频率梳的频率梳齿间隔精度可达极高水平，使得光学量的测量精度大幅提升。在时间测量上，可实现飞秒级的精度，在频率测量中，精度也远超白光干涉技术。

（二）宽测量范围

与白光干涉技术相比，激光频率梳技术具有更宽的测量范围，能满足不同场景下的高精度测量需求，无论是微观尺度还是较大尺度的光学量测量，都能发挥良好作用。

（三）高稳定性

飞秒激光的稳定性较高，使得激光频率梳在测量过程中能保持良好的一致性和可靠性，减少测量误差的产生。

五、激光频率梳技术的应用

（一）时间和频率标准

作为高精度的频率基准，激光频率梳在时间和频率标准领域具有重要应用，可用于建立更精确的时间基准和频率标准。

光谱学研究

在光谱学研究中，激光频率梳能精确测量光的频率，为光谱分析提供更准确的数据，推动光谱学的发展。

精密测量领域

在精密光学元件测量、长度测量等领域，激光频率梳技术凭借其高精度和宽范围的优势，得到了广泛应用。

六、激光频率梳技术的局限性

（一）系统复杂与成本高

激光频率梳系统包含飞秒激光器、复杂的频率控制电路等精密部件，导致系统结构复杂，成本较高，限制了其在一些领域的广泛应用。

技术要求高

该技术对操作人员的技术要求较高，需要具备专业的知识和技能，才能正确操作和维护系统，保证测量的准确性。

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。​

核心技术优势​

①同轴落射测距：独特扫描方式攻克光学“遮挡”难题，适用于纵横沟壑的阀体油路板等复杂结构；​

（以上为新启航实测样品数据结果）

②高精度大纵深：以±2μm精度实现最大130mm高度/深度扫描成像；​

（以上为新启航实测样品数据结果）

③多镜头大视野：支持组合配置，轻松覆盖数十米范围的检测需求。

（以上为新启航实测样品数据结果）