Multi-degree of freedom and long distance measurement system using time-of-flight of femtosecond light pluses is developed and its performances are evaluated. In the last decade, heterodyne laser interferometer has been used for high resolution in a few meters range, and time-of-flight method has been used for long distance measurement over tens of meters. However, the resolution of time-of-flight method is limited to mil-limeter level due to pulse duration of light source and bandwidth of photodetector. In this study, absolute distances of multiple points are simultaneously measured with sub-micrometer precision by using two femto-second lasers, and nonlinear optical crystal. Moreover, various demonstrations are performed to show its pos-sibilities of application such as 3-D positioning, motion control, monitoring of large structure deformation.
펨토초 레이저 펄스의 비행시간법을 이용하여 긴 거리에 있는 여러 지점의 거리를 동시에 측정 할 수 있는 다자유도 절대 거리 측정 장치를 제안하고 성능을 검증하였다. 그 동안 산업계에서는 수 미터 영역에서 나노미터 수준의 높은 분해능을 위해서는 헤테로다인 간섭계가, 수십 미터 이상의 긴 거리 측정을 위해서는 비행시간법이 널리 사용되어 왔다. 하지만 기존 비행시간법에서는 레이저의 펄스폭과 광검출기의 대역폭 한계로 인해 분해능이 밀리미터 이상으로 제한되어 왔다. 본 연구에서는 반복률이 서로 다른 두 개의 펨토초 레이저와 비선형 광 결정을 이용하여 마이크로미터 이하의 정밀도로 동시에 여러 지점의 절대 거리를 결정하는 다자유도 절대 거리 측정을 수행하였다. 또한 다자유도 절대 거리 측정 기술을 이용한 다양한 측정 사례를 통하여 3차원 위치 결정, 자세 제어, 구조물 변형 측정 등 여러 분야에 적용 가능성을 보였다.
