Laser-based absolute distance measurement techniques have various application areas from scientific research to engineering application. However, existing absolute ranging methods mostly use multiple light sources and spends long time for nm-precision. Here, we proposed an absolute distance measurement technique by extending the measurement range of electro-optic sampling detector which is ultrafast, and has sub-nm precision. First, methods for extending the non-ambiguity range, which previously limited by one-fourth of wavelength of microwave source, and improving the linearity at long range were introduced. Moreover, in terms of higher resolution, methods for improving residual phase noise and integrated jitter were presented, and an analysis of optical-microwave timing synchronization was conducted. In result, we demonstrated a technique which surpasses resolution, non-ambiguity range, and measurement speed compare to other techniques We expect that this proposed method can replace existing measurement methods and discover new application fields because of its superb characteristics
레이저 기반의 절대 거리 측정 기술은 과학적 발견에서부터 공학적 응용을 아우르는 다양한 분야에서 사용될 수 있다. 그러나 기존 절대 거리 측정 기술은 대부분 2개 이상의 광원을 사용해야하며, 나노미터 수준의 분해능에 도달할 수 있지만 측정시간이 길다는 단점이 있다. 이에 본 논문에서는 전-광 샘플링 기반 타이밍 검출기를 이용하여 초고속/초정밀의 특성을 가짐과 동시에 측정 가능 거리를 늘린 거리 측정 기술을 제안하였다. 먼저, 마이크로파 신호원의 사분파장에 제한되었던 측정 가능 거리를 늘리고자 하였으며, 긴 거리에서 본 기술의 선형성을 향상시켰다. 이에 더 나아가, 본 기술의 분해능을 향상시키기 위해 잔류 위상 잡음과 적분 지터를 개선할 수 있는 방법들을 제시하였으며, 동기화 루프의 특성 분석을 진행하였다. 결과적으로 기존 기술들과 비교하였을 때 분해능, 측정 가능 거리, 그리고 측정 속도가 모두 뛰어난 기술을 구현하였다. 본 기술을 통해 기존 거리 측정 기술들을 대체할 수 있을 것이며, 새로운 적용분야의 개척 또한 가능할 것이라 예상한다.
