A multi-axis absolute distance measurement technique is required to obtain attitude as well as location of an object used in diverse fields such as semiconductor manufacturing, precision machinery industry, smart factory, and formation flying of satellites. The method for multi-target absolute distance measurement based on the time-of-flight determines the distance by measuring the round-trip flight time of the pulse using cross-correlation between two femtosecond laser pulses. In the case of the conventional method, a second harmonic wave is generated from non-linear photonic crystals to perform cross-correlation for the measurement of the absolute distance of multiple objects. However, the conversion efficiency of non-linear crystal is very low for optical cross-correlation, making it difficult to expand channels for multi-axis phase measurements. To overcome this, cross-correlation using a semiconductor optical amplifier (SOA) was performed to measure the absolute distance, and the measurement repeatability and linearity of the absolute distance were evaluated. It is expected that the cross-correlation signal of time-of-flight pulses can be generated with high efficiency, so that it can be applied to the expansion of the measurement channel for multi-axis measurement overcoming the limitation of light power.
정밀 기계 산업 및 반도체 제조에서 사용되는 초정밀 스테이지, 스마트 팩토리, 인공위성의 편대비행 등 물체의 위치 뿐만 아니라 지향 방향과 같은 다자유도 정보를 얻기 위해서 다축상의 절대거리를 동시에 측정 할 수 있는 측정기법이 필요하다. 비행시간법 기반 다중 대상 절대거리 측정 시스템은 두 펨토초 레이저 펄스 간 상호상관(Cross-Correlation) 기법을 이용하여 펄스의 왕복 비행시간을 측정하여 절대거리를 산출한다. 기존 방식의 경우 비선형 광결정을 이용해서 이차조화파를 생성하여 다중 대상의 절대거리 측정을 위한 상호상관을 수행한다. 그러나 비선형 광 결정에 의한 광 상호상관의 경우 변환 효율이 매우 낮아 다축상 측정을 위한 채널 확장에 어려움을 겪는다. 이를 극복하기 위해 반도체 광 증폭기를 이용한 상호상관을 수행하여 절대거리 측정을 수행하였으며, 절대거리의 측정 반복능 및 선형성 테스트를 수행하여 성능 검증을 하였다. 이를 이용하였을 경우 상호상관 신호를 생성할 때 낮은 광량 손실로 신호를 생성할 수 있어 광량의 제한을 극복하여 다자유도 측정을 위한 측정 채널 확장 및 이에 필요한 공학 분야와 과학 분야에 적용 할 수 있을 것으로 예상한다.
