IFMI & ISPEMI 2024期间，仪器信息别采访了清华大学吴冠豪副教授，就其研究方向与产业化进展等话题展开分享。

  近期，第3届高端测量仪器国际论坛暨第13届精密工程测量与仪器国际会议（IFMI & ISPEMI 2024）在山东青岛成功举办。会议邀请各国精密工程测量与仪器领域的科学家、专家与业界领袖，就国际精密工程测量与仪器领域面临的重大机遇、重大科学问题和关键技术问题展开深入研讨，展望其未来发展趋势和技术路线等。

  吴冠豪：我的研究专注于光学精密测量，特别是光频梳测距技术。相较于传统测量方法，如激光干涉仪，光频梳测距在技术上解决了两大测量难点。首先，与干涉仪的增量式测量相比，光频梳测距能很方便地实现绝对距离测量，这一特性极大地拓宽了其应用场景范围，使我们也可以涉足并攻克那些传统干涉仪难以实现的精密测量难题，为原本无解的问题找到了解决方案。其次，该技术将长度的测量精度直接追溯至时间频率基准，这是目前物理量测量中最为精确的基准，在任何测量现场都能实现最高精度溯源，无需像干涉仪那样定期校准，从而简化了溯源过程，提升了测量的便捷性和可靠性。

  吴冠豪：光频梳测距技术已大范围的应用于多个领域，其中便包括我国最新一代光学遥感相机。该相机在升空前需历经严苛的高低温和振动等极端环境测试，以确保其在太空中的稳定运行。这些试验前后的系统形变测量至关重要，因为任何微小的变形都可能显著影响成像质量。此前此类形变评估主要依赖于三坐标测量机，通过长时间、密集的打点测量来实现，过程繁琐且耗时；光频梳技术通过多路并行测距，能够在试验前后快速比对，高效评估相机形变，精度与效率远超传统测量方法。

  此外，我们正积极探索光频梳测距在微波遥感天线领域的应用。微波遥感卫星天线尺寸庞大，发射时需折叠收纳，入轨后再展开工作。天线展开后的基线精度直接关乎微波遥感的成像质量，且需实现实时测量与校准。面对如此大尺度高精度的绝对距离测量挑战，光频梳测距技术展现出了其独特的优势，使得这一目标的实现变得更加可行与高效。

  吴冠豪：光频梳光源技术最初源自海外，其产业化进程亦早于国内。然而，高昂的价格与庞大的体积限制了该光源在国内测量领域的广泛应用。为此，我们团队致力于光频梳光源国产化与小型化的研发，以满足工业测量的实际的需求。历经十余载的不懈努力与技术创新，我们成功实现了光频梳光源的全国产化和高度集成化，经多轮测试验证，其精度、可靠性、稳定性出众，满足工业测量需求。目前，我们已将光频梳及其相应的测量仪器实现了产业化。

  吴冠豪：光频梳的主要性能指标包括频率精度和稳定能力。从这两个关键指标来看，国产光频梳已展现出不凡实力，与国际顶尖品牌并驾齐驱。此外，国产光频梳在控制本底噪声方面相比国外产品更有优势，这个特点能极大地助力其提升测量性能。

  另一显著优势体现在仪器的小型化与高度集成化上。相较于全世界内的同种类型的产品，甚至是那些最为先进的国际大品牌，国产光频梳实现了更加紧凑的机身设计与更高的集成度，以及显著的成本优势。尤为值得一提的是，这些国产仪器历经了包括航天应用在内的极端环境考验，其卓越的可靠性和稳定能力得到了充分验证。综上所述，国产光频梳在面向工业应用的广阔舞台上，能够确立其领先的市场地位。

  吴冠豪：在很大程度上，这种驱动力源自于应用需求的牵引。我国对于重点项目的迫切需求，使得我们在光频梳的研发过程中，一定要满足一系列严苛的条件，包括国产化要求、极致的性能要求和严格的环境适应性要求。这一过程也在无形中成为了我们自主研发技术慢慢的提升的强大推手。

  吴冠豪：目前尚不足以称之为经验，但最终实现这一目标，无疑离不开我们团队十年如一日的坚持与不懈努力。光频梳之所以价格高昂且体积非常庞大，主要归因于其内部复杂的构造，特别是光学部分与众多外围控制模块的精密集成。我们团队采取了高度专业化的分工策略，在光学模块领域，我们不断探索创新，采用新的原理方法，力求将光频梳的内部腔体设计得更加紧凑且性能稳定。

  仪器信息网：产学研用各界应如何协同，共推光频梳测距技术在工业测领域的应用？

  吴冠豪：长期以来，高端测量仪器市场被国外品牌主导，这一现状构成了我们行业发展的严峻挑战。然而，随国家一系列利好政策的出台，国内精密测量仪器产业迎来了前所未有的发展机遇。过往，高端测量仪器的研发投入产出比低，研发周期长且成果难以立即替代进口产品，导致市场接受度有限，自我造血能力不够，许多研发项目因此夭折，未能转化为实际效益。

  而今，得益于国家政策的强力支持与对国产仪器的重点扶持，我国自主研发的高端测量仪器正逐步打破市场壁垒，更多地融入用户市场。在此背景下，我们呼吁用户端能够展现更多宽容与理解，与研究机构和企业建立更为紧密的协作关系。在实际使用的过程中，积极反馈问题，促进产学研之间的快速响应与迭代升级，一同推动测量仪器技术水平的不断的提高，最终实现对进口高端仪器的替代。

  吴冠豪：人工智能正深刻重塑各行各业。在精密测量中，数据处理是关键环节，而AI技术的引入，极大提升了数据处理能力，这一变革已大范围的应用于各类测量仪器中。例如，超分辨测量技术通过集成AI算法，实现了分辨率的显著提升。同样，针对我们在光频梳精密测量的数据处理中，也通过引入AI算法，明显提高了数据处理的精度和效率，确保了在线测量的高精度和实时性。

  仪器信息网：您认为未来精密测量技术及仪器将沿着哪些方向发展？有哪些新兴技术或应用值得关注？

  吴冠豪：测量仪器如同奥运竞技，一直向着更快、更精密、更智能、更集成的方向发展。这些技术的不断精进，正是为满足先进制造及国家重大行业对精准测量的高标准需求。提及我们的光频梳测量技术，尽管其技术已诞生二十年，实际应用发展也有十余年，相较于传统激光测量技术，属于一项新兴的技术。激光自发明以来，在测量领域逐步拓展实现应用，而光频梳测量技术正沿着这一轨迹，逐步在精密测量领域内扩大应用场景范围。光频梳光源过去因体积非常庞大且成本高昂，应用受限；但如今，在国内企业与业界的共同努力下，光频梳技术已实现国产化与小型化，这一突破为其在工业化测量领域的广泛应用开辟了更为广阔的天地。

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