长距离无盲区双光梳测距用于运动目标的干涉测量跟踪

双光梳测距作为一种有效的长距离计量技术，能够提供高速、高精度和高准确度的绝对距离测量。本文展示了一种利用自由空间收发单元的双光梳测距方法，实现了无盲区测量，并支持互换光梳角色进行同时测距，从而在目标运动的情况下也能实现长距离测量。该方法包含一个用于实时信号处理的 GPU 加速算法，以及一台自由运转的单腔固态双光梳激光器，其载波波长 λc ≈ 1055 nm，脉冲重复频率为 1 GHz，重复频率差为 5.06 kHz。该组合提供了快速的更新速率和足够的信号强度，可在距离超过 40 m 的合作目标上实现约 0.1 μm（即 < λc/4）的单次飞行时间精度。自由运转激光器的稳定性足以利用相位信息进行干涉距离测量，将单次精度提升至 <20 nm。为评估测距精度，我们在合作目标移动超过 40 m 时对其运动进行跟踪，并与参考干涉仪进行比较。两组测量之间的残差低于 3 μm。这些结果凸显了该方法在实现准确、无盲区的长距离测距以及以 nm 级精度进行实时跟踪方面的潜力。