ファブリ・ペロー遅延線を用いた周波数走査干渉法による長距離・高速絶対距離測定

科学分野:

• 光計測
• 精密工学

背景:

• 従来の周波数走査干渉法（FSI）は、高速・長距離の距離測定において帯域幅の制限に直面しています。
• 既存のFSIシステムは、多くの場合、高い取得レートと複雑なアクティブスイッチングメカニズムを必要とします。

研究 の 目的:

• パッシブなファブリ・ペロー（FP）遅延線と統合された新しいFSIシステムを導入すること。
• 高速・長距離の距離計測における帯域幅の制限を克服すること。
• 低帯域幅検出器と信号処理を使用して精密な範囲推定を可能にすること。

主な方法:

• このシステムは、単一のFP共振器内の複数の光遅延を利用して、変調周波数のコムを生成します。
• 二重共振器構成により、遅延次数曖昧さが解消されます。
• 100 kHzの繰り返しレートと100 nmの帯域幅を持つスイープVCSELレーザーが使用されました。

主要な成果:

• サブ3 ppmの精度で最大1.4メートルの絶対範囲測定を実証しました。
• 同じ範囲と繰り返しレートで、従来のFSIシステムよりも67倍以上低い最大サンプリングレートを達成しました。
• 従来のFSIと比較して計算負荷の大幅な削減を示しました。

結論:

• 開発されたFSIシステムは、距離計測における帯域幅の制限を効果的に克服します。
• このシステムは、動的な産業環境に対して、コスト効率が高く、コンパクトでスケーラブルなソリューションを提供します。
• 標準的なファイバーコンポーネントとの互換性があり、リアルタイム計測アプリケーションへの道を開きます。