飞秒光学频率梳：激光精密测距的新突破

"飞秒光学频率梳在精密绝对测距中的应用" 飞秒光学频率梳是一种先进的光学技术，它在精密绝对测距领域扮演着至关重要的角色。这种技术基于飞秒激光脉冲，能够生成一系列等间隔的光谱线，这些线在频率上具有极高的精确度，稳定度可达10^-11量级，使得它们可以直接与微波频率基准进行比对。由于其独特的特性，飞秒光学频率梳不仅在时间域提供了高精度的时间分辨率，而且在频域内，丰富的谱线成分为新型测量原理提供了可能性。 在现代测距技术中，尤其是在大尺寸精密测距的应用，例如先进制造业和空间任务，测距范围往往要求达到几十米到几千米，而精度则需达到亚毫米或微米级别。同时，快速高效的测量需求对激光测距光源提出了极高的灵活性、稳定性和溯源性的要求。飞秒光学频率梳正是解决这些挑战的有效工具。 根据飞秒光学频率梳的时频域特性，测距方法可以大致分为两类：一是基于时间飞行（Time-of-Flight, TOF）原理，通过测量激光脉冲从发射到反射回来的时间来确定距离；二是利用激光干涉法，通过比较频率梳的谱线与返回信号的相位关系来计算距离。TOF方法利用飞秒脉冲的高时间分辨率，可以实现远距离的精确测量，而干涉法则依赖于频率梳的高频率分辨率，可以获取亚微米级别的测量精度。 目前，飞秒光学频率梳测距技术已经在大量程范围内实现了微米乃至亚微米级的测量精度，且具备同时测量多个目标的潜力。随着技术的不断发展，测量效率的提高，该技术将更广泛地应用于大尺寸精密测距场景，包括但不限于航空航天、地质勘探、建筑结构健康监测以及高精度定位等领域。同时，飞秒光学频率梳技术的发展也为量子计量、光通信和天文观测等科学领域带来了革命性的进步。 关键词：激光技术、绝对距离测量、光学频率梳、飞行时间、激光干涉。