中国为应对米定义开展的研究

以激光波长米为基准的几何量基标准的建立

激光波长“米”只是一个无方向的标尺,而实际生产制造和应用中的实体都是由各种尺寸、形状和位置组成的一维、二维、三维复杂几何体,用一把尺子只能说明一维的尺寸大小,无法说明一维、二维、三维间实体的相互大小、形状、位置和方向间的关系。因此中国计量科学研究院自20世纪80年代后期开始,根据国家建设和制造需要,陆续研发建立了以激光波长米为基准的12项基准,50余项标准,例如:用于量块校准的“量块干涉仪”,用于一维线纹尺校准的“2米线纹比长仪”,用于二维光学网格标准器校准的“高精度激光二坐标标准装置”,用于齿轮螺旋线样板校准的“齿轮螺旋线基准装置”等,这些基标准对保证国家生产制造中几何参量量值的准确性、一致性,对国家几何量计量体系的建立和量传有效性起到了重要作用。同时为了验证这些量值生成的准确性,这些基标准参加了所有国际长度咨询委员会(CCL)和亚太计量规划组织(APMP)组织的关键比对,并参加了多次欧洲区域计量组织(EURAMAT)的国际比对,都取得了良好的比对结果,有效保证了国家制造产品几何量值和国际的符合性,增强了国家制造产品的国家竞争力。

 

光频梳技术的作用和影响

近10多年来,随着光频梳技术的逐渐完善,通过光频测量获得准确波长值已不再是非常困难的事情。

首先可以利用光频梳技术获得准确的绝对波长值,进一步提高“米”基准的准确度和实现计量扁平化,同时增加新的基准谱线。

其次,随着超大尺度和微纳尺度技术的发展,目前通用的激光波长这把米尺(633nm),对几十米乃至上千公里的尺度而言实在是太小了,但对微纳尺度而言,这把尺又太大了,因此未来可以利用光频梳不同波长组成合适的“超长基准尺”和“微纳基准尺”直接进行超大尺度和微纳尺度的绝对测量和制造,可以实现精度的进一步提升,这也是国际和国内的未来热点研究方向。