激光與原子的相干性在計(jì)量測試領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)展

王宇，茹寧，張大治，季俊云

(中航工業(yè)北京長城計(jì)量測試技術(shù)研究所，北京100095)

0 引言

20世紀(jì)60年代初，梅曼(Maiman)成功研制世界首臺激光器，激光的出現(xiàn)不但引起了光學(xué)的革命，沖擊了整個物理學(xué)，并且對其他學(xué)科如化學(xué)、生物學(xué)、電子和電機(jī)工程學(xué)、材料科學(xué)、醫(yī)學(xué)等都產(chǎn)生了巨大的影響，對科學(xué)技術(shù)的整體發(fā)展起到重要的推動作用。如果沒有激光就沒有現(xiàn)代光電子學(xué)和現(xiàn)代光科學(xué)的發(fā)展。激光的發(fā)展和應(yīng)用歸因于它的四大特性:良好的方向性、高相干特性、穩(wěn)定的單色性和能量集中特性，其中前三個特性是激光測量技術(shù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。激光良好的方向性與高相干特性是其應(yīng)用于測量的必要條件，而激光穩(wěn)定的單色性則為高精度測量提供了重要保證。

本文所述的激光測量技術(shù)，其直接應(yīng)用主要包括位置，形貌，運(yùn)動(如振動、脈沖等)，形變量等參數(shù)的測量;另外，激光作為輔助工具或被測信息的間接載體來完成一些參數(shù)的測量，如時間，重力，慣量等的高精度測量。在幾何、運(yùn)動或形變等參數(shù)的直接測量方面，干涉測量原理是激光測量技術(shù)的核心或本質(zhì)，因此，干涉測量原理也可以拓展應(yīng)用到其它波段，如利用微波甚至聲波可以在一些特定領(lǐng)域開展相關(guān)測量工作。在冷原子測量技術(shù)領(lǐng)域中，激光既可以作為原子冷卻與拋射的重要操作工具，也可以在時間或重力的測量過程中作為重要中間量，例如拉曼激光的相位信息決定原子布居數(shù)，而原子布居數(shù)的測量則決定被測對象的測量值。

本文首先將對利用激光直接進(jìn)行測量的技術(shù)進(jìn)展與發(fā)展趨勢進(jìn)行闡述。闡述主要圍繞高分辨力測振與全場振動測量兩個方面展開;然后，會以重力測量為例對激光在原子冷卻及原子干涉測量中的應(yīng)用作詳細(xì)介紹;最后，還將對微波干涉測量技術(shù)的應(yīng)用以及激光測量技術(shù)在特殊領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行舉例介紹。

1 激光測量的技術(shù)進(jìn)展

按照測量參數(shù)分類，激光測量技術(shù)可以分為以多普勒測速原理為基礎(chǔ)的振動測量技術(shù)(可用于運(yùn)動參數(shù)及動態(tài)形變參數(shù)測量);以干涉測長原理為基礎(chǔ)的距離測量技術(shù)(可用于位置、形貌等參數(shù)的測量)。以上兩種測量技術(shù)的光路設(shè)計(jì)與解調(diào)方法略有不同，但是其本質(zhì)完全相同:都需要利用激光良好的相干特性以及光波的相位信息來解調(diào)獲得被測參數(shù)。而且兩種測量技術(shù)的發(fā)展趨勢也非常相近，都在向著更高分辨力和全場測量兩個方向努力。例如:納米甚至皮米尺度的幾何量測量技術(shù)，微納米表面形貌全場測量技術(shù)，精密器件微振動(亞納米)測量技術(shù)，全場振動掃描(或瞬態(tài))測量技術(shù)。在挑戰(zhàn)更高測量水平并與工程需要相結(jié)合的過程中，以上兩種技術(shù)也在逐步走向融合，并形成優(yōu)勢互補(bǔ)。下面則更多地以多普勒測振技術(shù)為主線，闡述說明激光測量技術(shù)在向著更高分辨力和全場測量兩個方向發(fā)展所采用的創(chuàng)新方法與進(jìn)展情況。

1.1 阿米量級穩(wěn)定性的激光測振技術(shù)

目前廣泛使用的商業(yè)激光測振儀器的位移測量分辨力在納米至亞納米量級，某些性能優(yōu)異的商業(yè)多普勒測振儀的分辨力可以達(dá)到幾十皮米(10-12m)量級。為了提高測量分辨力與穩(wěn)定性，激光測量領(lǐng)域圍繞雙光束干涉測量技術(shù)展開研究［1-3］，雙光束干涉測量穩(wěn)定性的理論極限在飛米(10-15m)量級。另外，在引力波探測領(lǐng)域以及超精密光學(xué)腔應(yīng)用中，為了獲得更高的分辨力與穩(wěn)定性，精密測量專業(yè)通常會采用多次反射的干涉測量技術(shù)，例如超精密F-P 腔干涉測量與反饋控制技術(shù)，這種多次反射的干涉測量方法，其穩(wěn)定性理論上可以達(dá)到阿米(10-18m)量級。但是這種方法通常要求被測表面有非常高的反射率以支持多次反射的完成。這一條件限制了多次反射的干涉測量方法在工程中的應(yīng)用，目前除了引力波探測，只有在硬盤或硅晶片缺陷檢測等表面反射有保證的環(huán)境中可以使用多次反射的干涉測量技術(shù)。

為了實(shí)現(xiàn)更多任意表面的精細(xì)振動位移測量，Rembe 等人［1］提出一種開環(huán)反射腔的方法，其主要思想是在傳統(tǒng)的雙光束干涉儀與被測表面之間增加了一個特別設(shè)計(jì)的光學(xué)諧振反射鏡組，這種反射鏡組可以在形成多次反射腔的同時，將一部分光引向被測表面的測量點(diǎn)，使得被測表面的反射光也參與到反射腔的多次反射中(如圖1)，從而在多次反射中解出被測表面位移引起的微小相位差，達(dá)到高分辨力測振的目的。這種測量方案可以直接應(yīng)用于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)乃至納機(jī)電系統(tǒng)(NEMS)的振動特性測量與加工質(zhì)量評價，用量非常大。

圖1 多次反射的腔外振動高分測量原理圖［1］

在以上這種測量方案下，可以對普通反射表面的試件進(jìn)行更高分辨力的振動測量。目前已有相關(guān)產(chǎn)品完成了一些驗(yàn)證試驗(yàn)，試驗(yàn)裝置如圖2。根據(jù)試驗(yàn)測量數(shù)據(jù)，該裝置測量振動位移的最好穩(wěn)定性為10-18m/［1］。但是該裝置對被測表面的定位與傾斜角度有比較高的要求，因?yàn)槠x過大則會超出諧振腔干涉解調(diào)的范圍。同樣的道理，該裝置目前對于振動位移的測量量程只在1 nm 之內(nèi)，超過該量程，則無法正確解出位移的相位信息。例如圖3 的測量結(jié)果，對于峰峰值200 pm 的正弦振動，可以獲得很好的振動位移測量結(jié)果，但是對于峰峰值1 nm 的正弦振動，在峰值附近范圍內(nèi)已經(jīng)不能正確解出位移信息。

一是天然氣發(fā)展形勢比石油好。目前，全球常規(guī)、非常規(guī)石油資源總量約為1.02萬億噸，可支撐世界按現(xiàn)有消費(fèi)水平使用150年以上。其中，常規(guī)石油可采資源量為6158億噸，采出程度為32%，剩余儲量為39%，待發(fā)現(xiàn)儲量為29%；非常規(guī)可采資源量為4120億噸，勘探開發(fā)程度很低，采出量很少（見圖3）。全球常規(guī)、非常規(guī)天然氣資源總量約為3850萬億立方米，可支撐開采數(shù)百年。其中，常規(guī)天然氣資源量為525萬億立方米，采出量比例為20%，剩余儲量、待發(fā)現(xiàn)潛力大；非常規(guī)天然氣資源量約為3331萬億立方米，是常規(guī)天然氣資源的6倍多，采出量很低（見圖4）。相對來說，天然氣儲產(chǎn)量增長較快，發(fā)展形勢比石油更好。

圖2 多次反射的腔外振動高分測量裝置圖［1］

圖3 多次反射的腔外振動高分測量結(jié)果［1］

1.2 全場振動的激光測量技術(shù)

在全場振動激光測量技術(shù)中，掃描式激光測振是應(yīng)用最廣泛也是技術(shù)最成熟的一種全場振動測量方法。然而，掃描式激光測振方法只能測量穩(wěn)態(tài)振動信號，即要求被測對象的運(yùn)動模式要具有一定的規(guī)律性或周期性，對于非周期的瞬態(tài)運(yùn)動模式(例如沖擊、隨機(jī)振動等)，掃描式激光測振方法不能完整記錄全場各空間位置在每一時刻的運(yùn)動信息，即無法完成全場運(yùn)動的瞬態(tài)測量。以上問題的原因與掃描測振的測量方式直接相關(guān)，在掃描式激光測振方法中，測量激光始終只有一束，它根據(jù)設(shè)定的空間步長在設(shè)定被測表面范圍內(nèi)按時間順序逐點(diǎn)完全測量，因此，每一個被測位置在大部分時間里都沒有接受到激光測量，大量的瞬態(tài)運(yùn)動信息無法被測量并記錄下來。針對以上問題，激光測量領(lǐng)域提出瞬態(tài)圖像相關(guān)技術(shù)以及多光束激光全場測量技術(shù)來解決全場運(yùn)動的瞬態(tài)測量問題。

1.2.1 多光路多普勒測速技術(shù)測量瞬態(tài)運(yùn)動

多光路LDV(多普勒測速)技術(shù)的核心是將一束高功率激光分成多束激光，讓各自獨(dú)立探測與獨(dú)立解調(diào)，如圖4 是一個12 路多普勒測振儀的光路示意圖及實(shí)物照片［4］，多光路LDV 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于可以利用多路激光實(shí)時測量多個被測位置(或被測目標(biāo))，可以用于全場運(yùn)動的瞬態(tài)測量，也可以用于多個目標(biāo)瞬態(tài)運(yùn)動的同時檢測。

圖4 12 路多普勒測速儀光路示意圖及實(shí)物照片

沖擊載荷下的全場瞬態(tài)響應(yīng)測量不可能利用掃描式激光測振技術(shù)完成，但是多光路多普勒測速技術(shù)可以測量全場的沖擊響應(yīng)。圖5所示的是一種沖擊驅(qū)動器在沖擊載荷下的表面變形瞬態(tài)響應(yīng)的測量實(shí)例。另外，多光路測振技術(shù)還可以通過靈活設(shè)計(jì)測量點(diǎn)位置與測量角度，對被測結(jié)構(gòu)的多方位瞬態(tài)運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時測量，達(dá)到在短時間內(nèi)全方位測量并記錄結(jié)構(gòu)不同的位置運(yùn)動信息的目的。圖6所示的是利用多光路測速裝置對發(fā)動機(jī)噴油閥門在不同沖擊載荷下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)進(jìn)行瞬態(tài)測量的應(yīng)用實(shí)例［4］。

圖5 沖擊驅(qū)動器表面形變瞬態(tài)響應(yīng)測量

圖6 發(fā)動機(jī)噴油閥門在不同沖擊載荷下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)

1.2.2 三維圖像相關(guān)技術(shù)測量瞬態(tài)運(yùn)動

在全場振動測量的應(yīng)用中，一方面對瞬態(tài)運(yùn)動的測量有較大的需求，另一方面，被測對象也經(jīng)常會以空間結(jié)構(gòu)的形式出現(xiàn)，與表面的振動測量不同，三維振動測量需要對結(jié)構(gòu)的空間位置有較好地跟蹤與描述(特別是在運(yùn)動幅度較大的情況下)。三維圖像相關(guān)測量技術(shù)以及三維點(diǎn)元跟蹤技術(shù)則可以較好地解決以上問題。三維圖像相關(guān)測量技術(shù)在風(fēng)電渦輪旋翼動態(tài)應(yīng)變檢測中的應(yīng)用實(shí)例如圖7所示。

圖7 三維圖像相關(guān)技術(shù)測量風(fēng)電旋翼動態(tài)應(yīng)變的現(xiàn)場照片［5］

圖8 三維圖像相關(guān)技術(shù)與應(yīng)變片動態(tài)測量結(jié)果比較

2 原子的相干特性在慣性量測量中的應(yīng)用

激光除了利用自身干涉特性進(jìn)行測量，還可以作為對原子的操作工具在量子計(jì)量及其相關(guān)的先進(jìn)測量技術(shù)中扮演重要的角色。1997年，諾貝爾物理學(xué)獎授予美國加州斯坦福大學(xué)的朱棣文(Stephen，Chu)、法國巴黎的法蘭西學(xué)院和高等師范學(xué)院的Tannoudji 和美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)院的Phillips，以表彰他們在發(fā)展用激光冷卻和陷俘原子的方法方面所作的貢獻(xiàn)。利用激光來冷卻俘獲原子的技術(shù)，既可以達(dá)到束縛原子運(yùn)動并操作原子位置的目的，同時也能夠控制原子穩(wěn)定在一致的原子內(nèi)態(tài)，使得原子團(tuán)具有相干特性，這就為利用原子內(nèi)態(tài)的干涉進(jìn)行高精度測量提供了基本條件，目前各國高級計(jì)量機(jī)構(gòu)普遍作為時間標(biāo)準(zhǔn)使用的原子噴泉鐘就是一個最典型的應(yīng)用實(shí)例。

另外，在量子計(jì)量與高精度測試技術(shù)中，激光除了作為有力的原子冷卻與操作工具，還可以直接參與原子干涉過程。例如，在原子干涉原理高精度重力儀中［6］，拉曼激光就可以作為原子內(nèi)態(tài)干涉的操作工具，在原子干涉過程中，將自身的相位信息映射到原子內(nèi)態(tài)上，通過原子內(nèi)態(tài)相位的測量獲得激光相位信息，最后準(zhǔn)確還原當(dāng)?shù)氐慕^對重力值。目前，原子重力儀的測量精度已經(jīng)超過現(xiàn)有各種絕對重力儀［7］。

原子干涉原理絕對重力測量技術(shù)的基本原理體現(xiàn)在利用拉曼激光對冷原子進(jìn)行內(nèi)態(tài)干涉操作的過程中。受激拉曼躍遷型原子干涉儀采用π/2-π-π/2 構(gòu)型，基于雙光子受激拉曼躍遷實(shí)現(xiàn)原子內(nèi)態(tài)干涉，其原理如圖9所示。

圖9 受激拉曼躍遷型原子干涉儀實(shí)驗(yàn)原理

考慮具有兩個基態(tài)︱a ＞，︱b ＞和一個激發(fā)態(tài)︱i ＞的原子，用兩束相向傳播的激光作用在冷原子束上，π/2 和π 脈沖分別相當(dāng)于光學(xué)里的分束器和反射鏡，通過控制拉曼激光脈沖序列的時間和強(qiáng)度，形成π/2-π-π/2 序列的拉曼激光脈沖。假設(shè)原子最初都處在能態(tài)︱a，p ＞上，經(jīng)過第一個拉曼π/2 脈沖作用后，原子均等分地處于︱a，p ＞態(tài)和︱b，p +?keff＞的相干復(fù)合態(tài)上，由于原子獲得反沖動量，原子被分成兩個波包，分別沿著路徑:︱a ＞—︱b ＞—︱a ＞—︱a ＞和︱a ＞—︱a ＞—︱b ＞—︱a ＞傳輸，經(jīng)過時間間隔T 后，兩個原子波包分開的距離為?keffT/m;當(dāng)拉曼π 脈沖作用于原子上時，將處于︱a，p＞態(tài)的原子全部轉(zhuǎn)到︱b，p +?keff＞態(tài)，處于︱b，p+?keff＞態(tài)的原子全部轉(zhuǎn)到︱a，p ＞態(tài)，即︱a，p ＞態(tài)和︱b，p+?keff＞態(tài)原子發(fā)生互換，同時兩個態(tài)的原子都發(fā)生?keff的動量改變;再經(jīng)過時間間隔T，在第二個拉曼π/2 脈沖光作用在原子上，使分開的波包重合，處在︱a，p ＞態(tài)的原子再一次分裂成︱a，p ＞態(tài)和︱b，p+?keff＞態(tài)的相干復(fù)合態(tài)，同時︱b，p +?keff＞態(tài)也分裂為︱a，p ＞態(tài)和︱b，p+?keff＞態(tài)的相干復(fù)合態(tài)，意味著此時︱a，p ＞態(tài)和︱b，p +?keff＞態(tài)上的原子均各有一半是經(jīng)過不同路徑演化而來，觀察其中任何一個態(tài)都能觀察到原子發(fā)生內(nèi)態(tài)干涉的條紋。最終原子下落時兩路徑的相位差為

Δ ψ=φ1-2φ2+ φ3=|keff| gT2+ φ01-2φ02+ φ03

式中:φi為第i 束光的相位;|keff| 是拉曼激光的波矢大小(提曼激光由波矢分別為k1和k2兩束激光束組成);T 為激光脈沖時間間隔;g 為重力加速度值;φ0i為第i 束光在t=0 時系統(tǒng)具有的初始相位差。實(shí)驗(yàn)中，掃描最后一個拉曼π/2 脈沖的相位來改變相位差Δψ，用探測光獲得原子處于兩個末態(tài)的布居數(shù)就可以得到干涉條紋［6］，如圖10所示。

圖10 由原子布居數(shù)得到的干涉條紋

實(shí)驗(yàn)中，受激拉曼躍遷型原子干涉重力儀通常采取的實(shí)施步驟可以描述為:用磁光阱技術(shù)冷卻和囚禁氣體原子;通過改變囚禁光的功率使冷原子團(tuán)豎直上拋，形成冷原子噴泉;將原子制備在磁量子數(shù)為零的某個內(nèi)態(tài)上，以減小外磁場的影響;將相位相干的拉曼光作用在原子束上，使原子波包發(fā)生分束、反射、重合，完成一次干涉;最后用一束探測光對處在末態(tài)原子進(jìn)行探測，用收集到的信號算出原子處于某個狀態(tài)的布居數(shù)或概率，得到干涉條紋，并以此擬合出由重力加速度引起的相移，最終計(jì)算出重力加速度g的值。

上述內(nèi)容以重力測量為例，對原子干涉技術(shù)原理作簡單介紹。同樣的原理，還可以應(yīng)用于轉(zhuǎn)動量的測量，形成原子陀螺儀，利用原子的干涉特性完成對運(yùn)動量的高精度動態(tài)測量。

圖11 268 m 高通訊塔及微波干涉測振設(shè)備照片

3 干涉原理在微波段的擴(kuò)展應(yīng)用及激光測量技術(shù)的特殊應(yīng)用

激光干涉測量技術(shù)還有許多擴(kuò)展應(yīng)用，主要表現(xiàn)在兩個方面:一是干涉原理在不同波段的應(yīng)用，例如微波干涉測量技術(shù);二是激光振動測量技術(shù)在工程領(lǐng)域之外的擴(kuò)展應(yīng)用，例如激光多普勒測振技術(shù)在醫(yī)學(xué)研究與診斷中的應(yīng)用。

3.1 微波干涉測量技術(shù)

激光測量的干涉原理同樣適用于微波波段，相對激光來說，微波具有一定的遠(yuǎn)距離傳輸優(yōu)勢，適用于遠(yuǎn)距離或大型結(jié)構(gòu)(如建筑物，橋梁等)的振動情況監(jiān)測，微波干涉測振技術(shù)由于這一特點(diǎn)在大型工程實(shí)施與健康監(jiān)測中具有較好的應(yīng)用前景。目前，利用雷達(dá)發(fā)出微波信號對被測物進(jìn)行整體照射，可以通過接收天線設(shè)計(jì)，完成對被測物不同部位運(yùn)動信息的同時監(jiān)測。利用這項(xiàng)功能，人們可以利用非接觸的方式全面實(shí)時監(jiān)測大型建筑結(jié)構(gòu)的運(yùn)動或振動情況，與傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)振動監(jiān)測相比，可以省去大量傳感器和傳感器的布置安裝以及布線工作，為設(shè)計(jì)、施工以及維護(hù)使用中的測量節(jié)省大量的經(jīng)費(fèi)與時間。

微波干涉測量技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于各種大型建筑結(jié)構(gòu)的振動測量。有研究者［8］利用17.2 GHz 中心頻率的微波干涉測振裝置完成了對268 m 高的通訊塔各階振動模態(tài)的測量與提取，證明了將微波干涉測量技術(shù)應(yīng)用于大型建筑結(jié)構(gòu)的振動監(jiān)測是完全可行的。被測通訊高塔以及微波干涉測量設(shè)備的實(shí)物照片如圖11所示，圖12 是測量結(jié)果，測量曲線能夠正確地反應(yīng)出高塔的各階振動模態(tài)及相應(yīng)的頻率。

微波干涉測量對被測物體的表面形式有一定的適應(yīng)能力，有研究者［9］利用微波干涉測量設(shè)備對斜拉式鋼索大橋的振動情況進(jìn)行監(jiān)測，試驗(yàn)證明微波干涉測量設(shè)備既可以測量橋板的振動，也可以對鋼索的振動進(jìn)行測量，圖13 就是在兩種測量對象中獲得的被測部位的微波返回信號。測量所用微波干涉測量設(shè)備的基本指標(biāo)是:測量距離500 m，位移分辨力0.02 mm，測量頻率在200 Hz 以內(nèi)。

圖12 利用微波干涉測振裝置對通訊塔各階振動模態(tài)的測量結(jié)果

3.2 激光多普勒測振技術(shù)在醫(yī)學(xué)研究與診斷中的應(yīng)用

除了工程應(yīng)用領(lǐng)域，激光多普勒測振技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也逐步展現(xiàn)出其功能的優(yōu)勢。例如激光多普勒測速技術(shù)利用其非接觸以及靈活準(zhǔn)確選擇測量點(diǎn)的優(yōu)勢，可以配合傳統(tǒng)心臟及壓力檢測儀器對人體體表微弱振動進(jìn)行全方位選點(diǎn)監(jiān)測［10］如圖14所示，由此達(dá)到了高效率健康檢查以及針對特殊病癥早期診斷的目的。

圖13 利用微波干涉測量設(shè)備對斜拉式大橋的橋板底面和斜拉鋼索進(jìn)行振動測量時各監(jiān)測點(diǎn)的返回信號

圖14 激光多普勒測量儀配合傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)組成人體健康監(jiān)測與診斷系統(tǒng)

另外，激光多普勒測速技術(shù)在人體特殊功能器官微弱振動的非接觸監(jiān)測中發(fā)揮重要作用。例如，激光多普勒測振技術(shù)可以對中耳結(jié)構(gòu)與工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。研究表明，通常情況下傳入耳朵的聲壓都在96 dB 以下，中耳振動結(jié)構(gòu)對聲音的傳輸性能都具有較好的線性關(guān)系，然而當(dāng)傳入耳朵聲壓大于96 dB 的時候，中耳振動結(jié)構(gòu)對聲音的傳輸過程中會出現(xiàn)較嚴(yán)重的非線性表現(xiàn)［11］。通常情況下，助聽器傳入耳朵的聲壓有可能會超過這一量級，造成使用者對聲音辨識的障礙;因此非常有必要在大聲壓下對中耳聽骨振動結(jié)構(gòu)的非線性表現(xiàn)作細(xì)致的測量研究。激光多普勒測振技術(shù)屬于非接觸測量技術(shù)，不會對中耳結(jié)構(gòu)造成任何干擾與損害，而且可以對微弱振動給出精確的測量結(jié)果，所以非常適于應(yīng)用于此類測量工作［11］。通過大量細(xì)致的中耳聽骨振動測量研究，可以為助聽器的設(shè)計(jì)改進(jìn)提供重要的參考依據(jù)［11］。

4 結(jié)論

世界第一臺激光器被研制出來不久，激光在測量領(lǐng)域中的應(yīng)用就很快從實(shí)驗(yàn)室研究走向成熟技術(shù)，除了相關(guān)輔助技術(shù)條件的完備與工程需求的極速帶動，激光本身優(yōu)異的單色性與相干特性應(yīng)該是激光測量技術(shù)快速走向成熟的本質(zhì)原因。本文也主要以激光的單色性與相干性為基礎(chǔ)，對激光測速技術(shù)在高精度與瞬態(tài)全場測量兩個方向的進(jìn)展情況進(jìn)行了詳細(xì)描述;另外還說明了激光單色性與相干性在量子計(jì)量中對原子操作技術(shù)的重要貢獻(xiàn);最后還對相干測量技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用作了簡單介紹。激光測量技術(shù)在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，既說明激光測量技術(shù)具有強(qiáng)大而優(yōu)異的基礎(chǔ)特性，也說明激光測量技術(shù)具有寬廣而持久的技術(shù)輻射性。作為測量專業(yè)的技術(shù)工作者，需要認(rèn)清并牢牢掌握激光的本質(zhì)特性，同時積極創(chuàng)新開拓前沿方向，讓激光的優(yōu)異特性在計(jì)量測試領(lǐng)域發(fā)揮更多更重要的作用。

［1］Christian Rembe，Lisa Kadner，Moritz Giesen.Approaching Attometer Laser Vibrometry［J/OL］.AIP Conference Proceedings 1600，2014，143:doi:10.1063/1.4879576.［2014-08-20］.http://scitation.aip.org/content/aip/proceeding/aipcp/1600?ver=pdfcov.

［2］Rembe C，Siegmund G，Steger H，et al.Measuring MEMS in Motion by Laser-Doppler Vibrometry［M］// Optical Inspection of Microsystems，Optical Science and Engineering Series 109.Wolfgang Osten.Boca Raton:Taylor and Francis Books，2006:245-292.

［3］Edelstein W A，Hough J，Pugh J R，et al.Limits to the measurement of displacement in an interferometric gravitational radiation detector［J］.J.Phys E:Sci.Instrum.，1978，11(7):710.

［4］Karl Bendel.Application of a multi-beam vibrometer on industrial components［J/OL］.AIP Conference Proceedings 1600，2014，251:doi:10.1063/1.4879590.［2014-08-18］.http://scitation.aip.org/content/aip/proceeding/aipcp/1600? ver=pdfcov.

［5］Peter Avitabile，Javad Baqersad，Christopher Niezrecki.Using digital image correlation and three dimensional point tracking in conjunction with real time operating data expansion techniques to predict full field dynamic strain.［J/OL］.AIP Conference Proceedings 1600，2014，3:doi:10.1063/1.4879564.［2014-08-20］.http://scitation.aip.org/content/aip/proceeding/aipcp/1600? ver=pdfcov.

［6］Peters A.，Chung K Y，Chu S.High-precision gravity measurements using atom interferometry［J］.Metrologia，2001，25:38.

［7］Susannah M Dickerson，Jason M Hogan，Alex Sugarbaker，et al.Multi-axis inertial sensing with long-time point source atom interferometry［J］.Phys.Rev.Lett.，2013，111:.083001.

［8］Guido Luzi，Michele Crosetto，Oriol Monserrat.Monitoring a tall tower through radar interferometry:The case of the Collserola tower in Barcelona［J/OL］.AIP Conference Proceedings 1600，2014，171:doi:10.1063/1.4879579.［2014-08-10］.http://scitation.aip.org/content/aip/proceeding/aipcp/1600? ver=pdfcov.

［9］Carmelo Gentile and Guido Luzi，Radar-based dynamic testing of the cable-suspended bridge crossing the Ebro River at Amposta，Spain［J/OL］.AIP Conference Proceedings 1600，2014，180:［2014-08-10］.doi:10.1063/1.4879580.http://scitation.aip.org/content/aip/proceeding/aipcp/1600? ver=pdfcov.

［10］Laura Mignanelli，Christian Rembe，Kristian Kroschel，et al.Medical diagnosis of the cardiovascular system on the carotid artery with IR laser Doppler vibrometer［J/OL］.AIP Conference Proceedings 1600，2014，313:doi:10.1063/1.4879597.［2014- 08- 10］.http://scitation.aip.org/content/aip/proceeding/aipcp/1600? ver=pdfcov.

［11］John Peacock，Joris Dirckx.Laser Doppler velocimetry for measurement of nonlinearity in the vibrations of the middle ear［J/OL］.AIP Conference Proceedings 1600，2014，342:doi:10.1063/1.4879601.［2014-08-20］.http://scitation.aip.org/content/aip/proceeding/aipcp/1600? ver=pdfcov.