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[新启航]新启航激光频率梳 “光量子透视”：2μm 精度破除遮挡，完成 130mm 深孔 3D 建模

news 2025/8/27 8:31:23

摘要：本文介绍新启航激光频率梳的 “光量子透视” 技术，该技术凭借独特的光量子特性与测量原理，以 2μm 精度破除深孔遮挡，成功完成 130mm 深孔的 3D 建模，为深孔三维形态的精确获取提供了创新解决方案，推动深孔检测与建模技术发展。

关键词：激光频率梳；光量子透视；深孔 3D 建模；精度；遮挡破除

一、引言

在航空航天、精密制造等领域，深孔的 3D 建模对产品质量评估与性能优化至关重要。然而，130mm 深度的深孔存在严重的遮挡问题，传统技术难以精准获取完整的三维信息，建模精度与完整性不足。新启航激光频率梳的 “光量子透视” 技术，突破了传统测量的局限，以高精度和强穿透性，实现了深孔 3D 建模的革新。

二、深孔 3D 建模面临的遮挡困境与传统技术局限

深孔内部结构复杂，台阶、凹槽等特征易形成光线遮挡，导致传统 3D 建模技术面临诸多难题。光学扫描技术依赖直线传播光线，在遮挡区域形成建模盲区，无法完整呈现深孔形态；接触式建模方法效率低下，且易因探针形变导致建模误差，精度难以突破 10μm；超声建模分辨率低，对细微结构的还原能力不足，无法满足高精度建模需求。这些技术在 130mm 深孔 3D 建模中，均因无法有效破除遮挡，难以实现高精度、全区域的建模。

三、新启航激光频率梳 “光量子透视” 技术原理与系统构成

新启航激光频率梳 “光量子透视” 技术，基于光量子的波粒二象性与飞秒激光频率梳的精准频率特性。其核心是利用频率梳产生的等间隔光频梳齿，作为光量子测量的 “标尺”。测量时，光量子束进入深孔后，与孔壁相互作用，通过多路径反射穿透遮挡区域，反射的光量子与参考光量子产生干涉。通过解析干涉光谱中光频梳齿的量子态变化，精确计算光程差，进而重构深孔各点三维坐标，完成 3D 建模。

该系统由高稳飞秒激光频率梳光源、量子干涉模块、光量子探测器及 3D 建模算法平台组成。高稳光源保证光频梳齿的稳定性，为量子测量提供基准；量子干涉模块增强干涉信号的量子特性，提升遮挡区域信号辨识度；光量子探测器高效捕捉微弱反射信号；3D 建模算法平台快速处理数据，实现深孔三维形态的精准重建。

四、“光量子透视” 技术的核心优势

4.1 2μm 精度的精准建模

依托光频梳的高精度频率基准与量子级别的信号解析能力，“光量子透视” 技术实现 2μm 的建模精度。能精准还原深孔的孔径变化、孔壁粗糙度等细微特征，建模结果与实际深孔的偏差控制在 2μm 以内，为深孔质量检测提供精确的三维数据支撑。

4.2 破除遮挡的全区域覆盖

“光量子透视” 技术利用光量子的穿透性与多路径反射特性，可绕过深孔内的遮挡结构，获取被遮挡区域的三维信息。在 130mm 深孔中，无论存在何种复杂遮挡，均能实现全孔道的无死角建模，完整呈现深孔的三维形态，解决了传统技术的建模盲区问题。

五、应用案例与实践效果

在某精密模具深孔 3D 建模项目中，采用 “光量子透视” 技术对 130mm 深孔进行建模。传统光学建模缺失深孔中部凹槽区域的信息，而该技术不仅完整重建了凹槽结构，还精准还原了凹槽边缘 0.01mm 的圆角特征，建模精度达 1.8μm。企业依据建模结果优化加工参数，深孔加工合格率从 82% 提升至 96%，充分验证了该技术的有效性与先进性。

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。