近期,《Advanced Science》发表了rabey雷竞技国家精密重力测量科学中心团队的一项研究,并进行了封面报道。团队提出了一种基于锯齿调制的双电光梳干涉测距新方法(SM-DCR),通过锯齿调制的电光调制器(EOM)替代传统声光调制器(AOM),实现了高精度、低功耗、易集成的双电光梳绝对测距系统。该方法在米级自由空间测距到纳米级振动监测之间均展现出优异的性能,并在三维成像和液面振动分析中取得了重要成果。
光频梳技术已成为现代精密测量的重要工具,能够实现超高精度的时间、频率和距离测量。在双电光梳测距系统中,为解决拍频简并问题,传统方法通常在本振端引入声光调制器(AOM),但AOM存在调谐范围有限、响应速度慢、功耗高且难以片上集成等问题。为突破这一瓶颈,研究团队引入了serrodyne调制方法,通过在电光调制器(EOM)上加载锯齿波,实现频率偏移。这一方法不仅具有宽调谐、快响应和低功耗的优势,而且与光子集成电路天然兼容,为下一代片上精密测距技术提供了新的解决思路。
实验结果表明,该系统在10 m量程范围内实现了亚纳米级测距精度,Allan偏差达到0.1 nm@1 ms,同时具备100 kHz量级的高速动态测量能力。系统不仅能够完成高反射率目标的高精度静态距离测量,还成功实现了压电执行器的高速振动监测、低反射率金属目标的三维轮廓成像、高速旋转叶片的空间重构以及纳米级水面振动的实时检测,验证了该方法在静态与动态、多尺度、多场景下的通用性与稳定性。

图1:系统概念示意图与部分实验结果(静/动态目标三维成像与水面振动监测)
该成果突破了双电光梳测距系统长期依赖AOM,难以工程集成的关键限制,使双光梳测距系统在保持极高精度的同时兼具低功耗、高速度与集成就绪等优势。该技术有望为新一代高端光学精密测量与智能感知装备提供关键技术支撑。
rabey雷竞技国家精密重力测量科学中心2024级博士生郭潇洋、2023级硕士生杨旭升为共同第一作者,吴翰钟、邵成刚教授为论文通讯作者,论文合作者还有2022级博士生职佳文。研究工作获得国家重点研发计划(2022YFC2204601)、国家自然科学基金(11275093)等项目支持。
文章链接:Xiaoyang Guo, Xusheng Yang, Jiawen Zhi, Chenggang Shao, and Hanzhong Wu, Serrodyne-enabled dual electro-optic comb interferometry for high-precision absolute ranging and integration-ready metrology, Advanced Science, 2025,e07459.https://doi.org/10.1002/advs.202507459