クロス・デュアルマイクロコムによる新型小型Lidar技術を開発(Researchers Develop Novel Miniaturized Lidar Technology Based on Cross Dual-microcomb)

2025-08-19 中国科学院(CAS)

中国科学院西安光学精密机械研究所の張文甫教授らは、光周波数コムを利用した距離計測において従来法が抱える「非同期二次サンプリング」に伴う誤差(AME)問題を解決するため、分散干渉を基盤とした新しいオンチップ型クロス・デュアルマイクロコム(CDMC)距離測定技術を開発した。従来のデュアルコム方式では、繰り返し周波数を変えるなど非同期処理が必要で、対象の運動や大気乱流下で誤差が蓄積していた。今回のCDMC法は、二つのソリトンマイクロコムを熱調整で交差配置し、周波数領域での一括スペクトルサンプリングを可能にしたことで、AMEを完全に排除。実験では7.14mで標準偏差3.72μm、0.3mで56nmの精度を達成し、同期測定により動的条件下でも誤差が消失した。また、マイクロ波注入ロックにより繰り返し周波数の揺らぎを1kHzから2Hzに抑制し、非曖昧距離範囲を3mmから339mに拡張。長距離・動的・絶対距離計測で優位性を示し、将来的なチップ一体化が期待される。

<関連情報>

クロス・デュアル・マイクロコム・ディスパージョン・干渉計法による測定範囲 Cross dual-microcomb dispersion interferometry ranging

Yang Wang, Jindong Wang, Jingsheng Huang, Weiqiang Wang, […] , and Wenfu Zhang
Science Advances  Published:15 Aug 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adt4252

Abstract

Soliton microcombs offer unprecedented laser sources for high-precision ranging due to their merits of high repetition rate, excellent coherence, and compact size. However, high repetition rate limits the nonambiguity range (NAR) of ranging. Previous dual-comb–based methods can extend the NAR, but asynchronous measurement error (AME) is commonly introduced, which greatly limits the ranging accuracy. Here, we propose a cross dual-microcomb absolute ranging scheme based on dispersion-interferometry method. The AME introduced during dynamic measurement is completely eliminated by one-shot spectral sampling, while the NAR is extended from 3 millimeters to 339 meters by Vernier effect when the repetition-rate jitter is 2 hertz. In addition, the excellent system performance has been verified at different distances and the Allan deviation down to 5.63 nanometers after averaging 56 seconds. Our scheme boasts the potential of straightforward chip architecture and minimal detector requirements and provides an advanced method for future high-precision long-distance ranging and miniaturized lidar systems.

0110情報・精密機器
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