徐昕阳 赵海涵 钱治文 刘超 翟京生† 吴翰钟

1) (天津大学海洋科学与技术学院，天津 300072)

2) (华中科技大学物理学院，精密重力测量国家重大科技基础设施，基本物理量测量教育部重点实验室，引力与量子物理湖北省重点实验室，武汉 430074)

提出了一种基于动态光学频率梳啁啾脉冲干涉的绝对距离快速测量方法.借助于重复频率的线性扫描,可获取啁啾光谱干涉信号中最宽条纹的动态频率偏移,从而完成被测距离的高精度测量.动态重复频率能够延伸光谱仪探测极限,相应地减小测量盲区,并且基于合成波长也使得测量非模糊范围得到极大的拓展.本文测距系统无需重复频率的锁定,能够摆脱对锁相环等复杂应用模式的依赖,在简化系统的同时借助铷钟提供精准时钟参考,从而进一步提高测量精度.此外,电荷耦合器件成像帧速以及重复频率扫描速度的提升可实现干涉信号的快速采集,弥补传统光谱干涉测量以及腔调谐方式在探测速度上的不足.实验结果表明,本文方法单点测距数据更新率为13.5 Hz,相较于参考数值,在20 m 的测量范围内,测量不确定度优于27 µm,相对精度为1.35×10–6.

1 引言

光学频率梳自诞生之初,就在众多应用领域的发展中展现出划时代意义,并体现重要的研究价值,也因此受到国内外专家学者的广泛关注[1−3].其中光频梳在频率计量[4,5]、光谱分析[6,7]、太空梳[8,9]和绝对距离测量[10,11]等领域中,依据其自身特性,打破了传统激光应用的技……