王国超 李星辉 颜树华 谭立龙 管文良

1) (西安高技术研究所, 西安 710025)

2) (清华大学深圳国际研究生院, 深圳 518055)

3) (国防科技大学智能科学学院, 长沙 410073)

4) (国防科技大学, 量子信息学科交叉中心, 长沙 410073)

飞秒光梳被广泛用于时间频率技术和精密光谱测量, 由其时频特性所衍生的绝对测距技术以可溯源、大尺寸、高精度等优点有望成为未来长度计量的最重要手段.本文提出了一种基于飞秒光梳多路同步锁相的多波长干涉实时绝对测距方法, 使多个连续波激光器通过光学锁相环技术同步锁定到飞秒光梳梳模上, 通过多路同步相位测量和小数重合算法最终实现绝对距离测量.所提测量方法不仅能保留传统激光干涉测距的高分辨力和精度, 而且可溯源至时间频率基准, 对高精度长度测量、尤其是对物理复现“米”的定义具有重要计量意义.测距实验证明, 四波长干涉测距的非模糊度量程达到44.6 mm, 折射率波动导致非模糊度量程变化为纳米量级; 多波长干涉测距的非模糊度量程也受制于空气折射率的测量误差, 多波长干涉绝对测距的非模糊度量程在实验室环境下可达数米、甚至几十米, 并通过2 米线性位移实验证明了多波长绝对测距的大量程和线性测量性能.

1 引 言

实现大尺寸高精度绝对距离测量对科学研究、工业生产和航空航天等众多领域具有重要意义.激光干涉测量技术以其能实现纳米级测量精度被认为是目前精度最高的……