雷射量測及應用產業(yè)繼續(xù)高成長之事態(tài)

2015年更雷射發(fā)明50周年,全球雷射量測光源產業(yè)之整體産值繼2014年突破９２億美金，今年預期會逼近百億美金仍維持約6%的成長率。

精密雷射加工一直是雷射最重要的應用之一，同時雷射量測的重要工具。雷射傳感器及量測應用的產值，自2011年起每年約有5仟萬美元的成長。拜石油及天然氣産業(yè)在即時監(jiān)控的需求，雷射量測在2015年預期有7.5%成長率達到6億6仟2佰萬美元産值，超過了學術研究上的産值。而近年來雷射雷達在自動車導航、流式細胞技術與超快頻量測都是雷射量測及傳感器方面重要的應用。

雷射量測及傳感器是以光學量測為基礎的産業(yè)。光學量測具有快速性及多樣尺度性。可以從小規(guī)模顯微影像到大規(guī)模的空照攝影、衛(wèi)星影像到天文觀測。同時光學量測具有的非侵入性的特性更受到生物及醫(yī)學界的重視。光學量測技術的基礎，在于精確的量測光的特性參數(shù)：強度、相位、波長、頻率、偏振等狀態(tài)。

在工程上量測是建立所有標準的基礎，量測的精準程度，取決于度量標準刻度的尺度以及量測方法。以尺為度量工具，可以在亳米等級上透過量測方式的改良，如游標尺，可以達到數(shù)微米等級的精確度。試想若以光為度量工具時，其刻度為次微米等級，達到數(shù)奈米等級的量測精確度是可以預期的。然而具有穩(wěn)定且可重覆性的刻度是優(yōu)良量測的工具的必要條件，自然光源就像一把刻著所有不同尺度的刻度的尺，沒有可重覆性，只能透過如底片或是感光材料的空間分布來決定量測結果，因此沒有辦法成為有效而精準的度量工具。

雷射是一種人造的光源，在愛因斯坦提出受激輻射概念后40年問世。有別于自然光，雷射是一種具有高度時間、空間同調性的光源，穩(wěn)定且具有可重覆性，雷射量測就如同有著一固定波長為刻度的尺。我們可以利用讀取光的各種特性參數(shù)，例如：強度、相位、波長、頻率、偏振等狀態(tài)，達到高精度的測量。

基于雷射量測優(yōu)異性質，雷射量測技術可大略分成幾項：

１、雷射量測光穿透強度量測：透過可調雷射光源，可以直接量測材料特征光譜，透過定性分析可得知其組成。或者透過更精密的定量分析也可以測得濃度。由于此種監(jiān)控方式的可靠性高，所以歐盟也有相關的計劃以雷射進行非破壞性氣體檢測來監(jiān)控食物封裝過程，及利用此種方式來監(jiān)控半導體制程中化學分子的監(jiān)控，此種監(jiān)控對于目前的半導體制程有很重要的幫助，最后利用光頻量測也可以用在速度測量，對于未來車輛安全的提升，也是有所幫助。

２、雷射量測相干量測：雷射光干涉技術是直接以光波長作為度量尺度的技術。透過雷射光干涉，可以有效將微小的距離變化轉化成為光強度信號，常用于微結構或是表面平整度的量測。同時雷射干涉技也應用在工具機靜態(tài)幾何誤差量測及校正。

３、Time of Flight 量測：TOF技術系利用已知光速為前提，量取發(fā)送及接收雷射光脈沖間的時間來估計待測距離，常用于遙測相關的應用。其精細度取決于光脈沖的時間尺度、光源的準直性。搭配雷射掃描（２Ｄ／３Ｄ）技術可以用來進行地理環(huán)境探測，大規(guī)模、精確區(qū)域地形、建物、環(huán)境模型建構等應用。

臺灣學術界不乏精于雷射量測的學術研究團隊。惟産業(yè)界并沒有在相關技術上跟上德、日等國的腳步。再次強調雷射量測是建立所有標準的基礎。沒有精確的量測技術不足以發(fā)展更細致的工業(yè)技術。現(xiàn)今除了雷射技術相當普及外微處理器進步實現(xiàn)了復雜的實時監(jiān)控的可能性，同時也提升了傳感器及雷射量測系統(tǒng)的需求。

臺灣著重在組裝、整合應用能力與相關產業(yè)完整的背景下，雷射量測相關的精密量測系統(tǒng)應該是將來很有潛力的發(fā)展方向，同時若能鼓勵更多廠商與優(yōu)秀的臺灣研究團隊進行合作，最終可達到良性循環(huán)并創(chuàng)造屬于臺灣自己的雷射量測產業(yè)。