KR101109001B1 - 펨토초 레이저 기반 고분해능 시간비행법 거리측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펨토초 레이저 기반 고분해능 시간비행법 거리측정장치에 관한 것으로, 펨토초 펄스 레이저를 출사하는 펨토초 레이저 광원, 상기 펨토초 레이저 광원에서 출사되는 광을 서로 수직인 편광상태의 기준광과 측정광으로 분리하여 기준미러와 측정타겟으로 반사하기 위한 편광 빔스플리터, 기준미러에서 반사되는 기준광과 측정타겟에서 반사되는 측정광이 간섭되어 입사되면 이차조화파 생성을 위한 이차조화파생성부를 통과하여 이차조화파가 생성되고, 여기서 생성된 첫 번째 이차조화파는 제 1광검출기로 입사되며, 다시 수직인 펄스광(기준광과 측정광)은 미러를 통해 반사되어 상기 PPKTP를 통과함에 따라 생성된 두 번째 이차조화파는 제 2광검출기로 입사되고, 상기 제 1광검출기와 제 2광검출기에 입사된 이차조화파의 광강도 차를 출력하여 펄스 레이저의 시간간격을 분해하는 광상호상관기 및 상기 기준미러에서 반사된 기준광과 측정타겟에서 반사된 측정광의 레이저 펄스의 중첩을 위해 펨토초 레이저의 반복률을 제어하기 위한 제어부, 상기 제어부를 통해 펄스의 중첩량이 일정하도록 제어가 완료된 펨토초 레이저의 반복률을 시간/주파수 표준에 소급된 주파수 측정부(Frequency Counter)로 측정하여 거리 정보로 변환하는 변환부를 포함한다.

Description

펨토초 레이저 기반 고분해능 시간비행법 거리측정장치{High resolution time-of-flight distance measurement based on a femtosecond laser}

본 발명은 펨토초 레이저 기반 고분해능 시간비행법 거리측정장치에 관한 것으로, 수 m ~ 수백 km의 거리를 측정하는 거리측정장치에서 수십 um의 분해능을 가지는 시간비행법 거리측정장치에 관한 것이다.

펄스형 레이저를 이용하여 일정한 지점에 위치한 물체의 거리를 측정하는 원리는 상기 물체에 펄스형 레이저광을 조사한 후 상기 물체에 의해 산란된 산란광이 되돌아오는 시간을 측정하여 이를 통해 거리를 측정하는 것이다. 이러한 펄스형 레이저를 이용한 물체의 거리측정방법은 연속발진(Continuous Wave) 레이저를 이용한 거리측정방법에 비하여 순간 첨두출력이 높기 때문에 장거리 측정이 가능하고 측정 속도가 빠른 장점이 있다.

펄스 레이저를 이용한 시간비행법 기반 거리측정은 광원에서 펄스가 방출되는 시점과 펄스가 피측정물에서 반사되어 돌아온 시점 사이의 시간을 측정함으로써 거리를 측정하는 원리이다. 이러한 시간 비행법 원리는 조선산업, 항공산업과 같은 거대제조업 분야에서의 3차원 형상 측정을 비롯하여 토목, 건축에 필요한 지상 기반(groundborne) 또는 비행체 기반(airborne) 토지측량(geodetic survey) 분야 그리고 인공위성 레이저 추적 시스템(SLR), 레이저 고도계(laser altimeter) 및 인공위성 간의 거리측정과 같은 우주개발 분야 등 다양하게 응용되고 있다.

하지만, 최근 조선 산업, 항공 산업과 같은 거대 제조사업에서 생산성 향상을 위해 수 백 m 의 측정 영역에서 수 mm 이하 분해능의 측정 수요가 증가하고 있으며 우주개발 분야의 경우 미항공우주국 및 유럽 항공우주국을 중심으로 진행되고 있는 위성군 사업에서는 수 백 m 의 측정 영역에서 수 십 ㎛ 의 분해능으로 위성 간 거리측정이 필요하다[1]. 시간비행법 기반 거리측정의 경우 수 m ~ 수백 km 영역의 긴 영역에서 거리를 측정할 수 있다는 장점이 있으나 펄스간의 시간간격을 분해하기 위한 광검출기 반응속도가 수십 ps 의 한계를 가지기 때문에 거리 측정 분해능이 수mm 수준으로 제한되므로 긴 측정 영역에서 수 mm 이하의 측정 분해능을 요구하는 응용분야에 적용하는데 어려움이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 종래의 시간비행법 원리를 이용한 절대거리측정에서 분해능의 한계를 극복하여 펄스간의 시간 간격이 수 펨토초(fs) 수준을 갖는 고분해능 펨토초 레이저 거리측정장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 펨토초 펄스 레이저를 출사하는 펨토초 레이저 광원, 상기 펨토초 레이저 광원에서 출사되는 광을 서로 수직인 편광상태의 기준광과 측정광으로 분리하여 기준미러와 측정타겟으로 반사하기 위한 편광 빔스플리터, 기준미러에서 반사되는 기준광과 측정타겟에서 반사되는 측정광이 간섭되어 입사되면 이차조화파 생성을 위한 이차조화파생성부를 통과하여 이차조화파가 생성되고, 여기서 생성된 첫 번째 이차조화파는 제 1광검출기로 입사되며, 다시 수직인 펄스광(기준광과 측정광)은 미러를 통해 반사되어 상기 이차조화파생성부를 통과함에 따라 생성된 두 번째 이차조화파는 제 2광검출기로 입사되고, 상기 제 1광검출기와 제 2광검출기에 입사된 이차조화파의 광강도 차를 출력하여 펄스 레이저의 시간간격을 분해하는 광상호상관기 및 상기 기준미러에서 반사된 기준광과 측정타겟에서 반사된 측정광의 레이저 펄스의 중첩을 위해 펨토초 레이저의 반복률을 제어하기 위한 제어부, 상기 제어부를 통해 펄스의 중첩량이 일정하도록 제어가 완료된 펨토초 레이저의 반복률을 시간/주파수 표준에 소급된 주파수 측정부(Frequency Counter)로 측정하여 거리 정보로 변환하는 변환부를 포함한다.

또한, 상기 거리측정장치는, 마이켈슨(Michelsom) 간섭계 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광상호상관기는, 반사된 기준광과 측정광을 집광시켜 이차조화파생성부로 입사시키기 위해 상기 이차조화파생성부 양쪽에 구비되는 제 1, 2집광렌즈, 상기 이차조화파생성부에서 생성된 이차조화파를 분리하여 상기 제 1광검출기로 반사시키는 제 1이색거울, 상기 이색거울을 투과한 펄스광을 다시 상기 이차조화파생성부로 반사시키는 미러 및 상기 미러를 통해 반사된 펄스광이 상기 이차조화파생성부를 다시 투과한 후 발생된 이차조화파를 분리하여 상기 제 2광검출기로 반사시키는 제 2이색거울을 포함한다.

또한, 상기 이차조화파생성부는, PPKTP(Periodically poled potassium titanyl phosphate)로 구성된다.

또한, 상기 기준미러와 측정타겟의 거리차는, 수학식

를 통해 산출되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 주파수 측정부는, 원자시계(Atomic clock)를 통해 시간/주파수 표준에 소급된 주파수를 측정하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성되는 본 발명은 균형잡힌 광상호상관기를 이용한 펨토초 레이저 기반의 거리측정장치를 제공하는 것으로, 본 발명에 따른 거리측정장치는 비간섭성(incoherent)원리를 이용함에 따라 측정 거리에 제한이 없고, 1um 이하의 거리측정 분해능이 가능한 이점이 있다.

또한, 기준펄스와 측정펄스의 광강도 잡음에 둔감하고, 주기오차가 발생하지 않으며, 복잡한 후처리 과정 없이 빠른 반복률 조절을 통해 실시간 거리 측정이 가능하다.

또한, 본 발명은 거리측정 이외에도 피측정물 또는 광원이 통과하는 매질에 의한 광원의 스펙트럼 변화를 통한 분광정보를 분석하여 대기 및 해양의 오염물질 농도 분포 측정, 정확한 날씨예측, 수목 및 생신 분포 측정 등과 같은 다양한 산업분야에 적용성이 높은 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 펨토초 레이저 기반 고분해능 시간비행법 거리측정장치의 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 거리측정장치의 광상호상관기의 원리를 설명하기 위한 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 거리측정장치의 광상호상관기의 이차조화파생성부를 통해 이차조화파 생성과정을 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 이차조화파생성부를 통해 펄스 중첩에 따른 이차조화파 형태를 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 광상호상관기를 통해 균형잡힌 출력신호를 나타낸 그래프.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 펨토초 레이저 기반 고분해능 시간비행법 거리측정장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 펨토초 레이저 기반 고분해능 시간비행법 거리측정장치는, 펨토초 펄스 레이저를 출사하는 펨토초 레이저 광원(100), 상기 펨토초 레이저 광원에서 출사되는 광을 서로 수직인 편광상태의 기준광과 측정광으로 분리하여 기준미러와 측정타겟으로 반사하기 위한 편광 빔스플리터(110), 기준미러(130)에서 반사되는 기준광과 측정타겟에서 반사되는 측정광이 간섭되어 입사되면 이차조화파 생성을 위한 이차조화파생성부를 통과하여 이차조화파가 생성되고, 여기서 생성된 첫 번째 이차조화파는 제 1광검출기로 입사되며, 다시 수직인 펄스광(기준광과 측정광)은 미러를 통해 반사되어 상기 이차조화파생성부를 통과함에 따라 생성된 두 번째 이차조화파는 제 2광검출기로 입사되고, 상기 제 1광검출기와 제 2광검출기에 입사된 이차조화파의 광강도 차를 출력하여 펄스 레이저의 시간간격을 분해하는 광상호상관기 및 상기 기준미러에서 반사된 기준광과 측정타겟에서 반사된 측정광의 레이저 펄스의 중첩을 위해 펨토초 레이저의 반복률을 제어하기 위한 제어부, 상기 제어부를 통해 펄스의 중첩량이 일정하도록 제어가 완료된 펨토초 레이저의 반복률을 시간/주파수 표준에 소급된 주파수 측정부(Frequency Counter)로 측정하여 거리 정보로 변환하는 변환부를 포함한다.

본 발명에 따른 펨토초 레이저 기반 고분해능 시간비행법 거리측정장치는, 펨토초 레이저 펄스간의 시간간격을 정밀하게 분해하기 위하여 이차조화파 생성을 위한 광상호상관기(balanced optical cross-correlator)을 이용하여 수 펨토초(fs) 수준의 펄스간의 시간간격을 분해하여 정밀한 거리측정이 가능한 거리측정장치를 제공하고자 하는 것을 기술적 요지로 한다.

또한, 본 발명에 따른 펨토초 레이저 기반 고분해능 시간비행법 거리측정장치는, 상기의 정밀한 시간간격 분해를 이용하여 펨토초 레이저 펄스의 반복률을 측정 거리에 잠금하는 것을 특징으로 한다. 이를 통해, 인류가 측정할 수 있는 물리량 중 가장 정밀하게 측정할 수 있는 주파수를 통해 거리를 측정하므로 측정 정밀도를 크게 향상시킬 수 있으며, 주파수 표준에 근거하여 결과를 산출하여, 세계 어디서나 동일한 표준에 소급되는 결과를 얻을 수 있음을 기술적 요지로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 펨토초 레이저 기반 고분해능 시간비행법 거리측정장치의 개략적인 구성도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 거리측정장치는 펨토초 레이저 광원(100), 기준광과 측정광을 분리하는 편광 빔스플리터(110 ; polarization beamsplitter), 기준광과 측정광을 입사받아 이차조화파생성부(220)를 통해 이차조화파를 생성하여 균형잡힌 두 개의 광검출기에서 이차조화파를 각각 입력받아 펄스간의 시간간격을 분해하는 광상호상관기(200), 펨토초 레이저의 반복률을 제어하기 위한 제어부(300)로 크게 구성된다.

본 발명에 따른 일예로 펨토초 레이저 광원(100)은, 1550nm의 중심파장, 60nm의 대역폭 그리고 150 fs의 펄스폭을 가지는 광섬유 펨토초 레이저를 이용하였다. 상기 펨토초 레이저 광원에서 출사되는 편광 빔스플리터(110)를 통해 서로 수직인 편광빔으로 분리된 후 기준미러(130)와 측정타겟(140)으로 각각 조사된다.

상기 기준미러(130)와 측정타겟(140)에 조사된 광은 다시 반사되어 편광 빔스플리터로 돌아오며, 기준미러에서 반사된 기준광과 측정타겟에서 반사된 측정광은 간섭된 후 펄스간의 정밀한 시간간격을 분해하기 위한 광상호상관기(200)로 입사된다. 이때, 공기 혹은 매질 중의 분산으로 인해 펄스 폭이 넓어질 경우 이를 보상하기 위한 프리즘 쌍, 회절격자 쌍, 분산보상 광섬유 등을 통해 매질에서 발생한 분산에 의한 펄스 폭의 확장을 보상하여 펄스 폭을 줄일 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 거리측정장치의 광상호상관기의 원리를 설명하기 위한 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 거리측정장치의 광상호상관기의 이차조화파생성부를 통해 이차조화파 생성과정을 도시한 도면이다.

상기 광상호상관기(200)에 구비된 이차조화파생성부(200)는 이차조화파 생성 크리스탈인 PPKTP(Periodically poled potassium titanyl phosphate ; 220)와 간섭광을 입사되는 경로에 대해 상기 PPKTP의 양측으로 구비되는 제 1집광렌즈(210)와 제 2집광렌즈(230), 생성된 이차조화파를 검출하기 위한 제 1광검출기(270), 상기 PPKTP를 통과한 광을 다시 반사시켜 다시 이차조화파 생성을 위해 구비되는 미러(260)와, 상기 미러를 통해 다시 PPKTP로 반사되어 생성된 이차조화파를 검출하기 위한 제 2광검출기(280)로 크게 구성된다. 또한, 생성된 이차조화파만을 반사시키기 위하여 상기 PPKTP 양측으로는 제 1이색거울(240)과 제 2이색거울(250)이 각각 구비된다. 본 발명의 실시예로 상기 PPKTP는 균형잡힌 광상호상관기 구현을 위해 100nm 의 준위상정합(quasi phase matching) 대역폭을 가지는 4mm 길이의 PPKTP를 사용하였다.

도 4는 본 발명에 따른 광상호상관기를 통해 균형잡힌 출력신호를 나타낸 그래프이다. 편광 빔스플리터를 통해 입사된 편광이 수직은 기준광과 측정광은 광상호상관기 중 선단에 구비된 제 1집광렌즈(210)를 통해 집광된 후 이차조화파 생성을 위한 PPKTP로 입사된다.

여기서 이차조화파의 생성은 기준광과 측정광 펄스간의 중첩 정도에 비례하여 이차조화파를 생성하게 된다. 이차조화파 생성 크리스탈(SHG crystal)인 PPKTP(Periodically poled potassium titanyl phosphate)는 편광 상태에 따라 크리스탈내의 군굴절률(group velocity)이 서로 다르게 되는데, 도 2에 도시된 바와 같이 첫 번 째 통과 시 a 편광 상태의 펄스가 앞서 있을 경우 두 번째 통과 시에는 크리스탈의 군굴절률 차로 인해 b 편광 상태의 펄스가 앞서게 된다. 균형잡힌 제 1광검출기와 제 2광검출기에 각각 입사된 이차고조파의 광강도 (intensity)의 차를 출력하기 때문에 간섭계에서 입사된 두 펄스간의 시간차가 크리스탈 내의 군지연(group delay)의 반에 해당한다면 첫 번째 통과 시 두 펄스간의 시간차와 두 번째 통과 시 두 펄스간의 시간차가 정확히 같게 되어 두 펄스가 첫 번째 통과할 경우와 두 번째 통과 시 발생하는 이차조화파의 광강도가 정확히 같게 되므로 0의 신호를 출력하게 된다. 만약, a 편광상태의 펄스가 b 편광상태의 펄스에 비해 군지연의 반에 해당하는 값 이상으로 앞서 있다면 0 보다 큰 출력신호를 얻게 되며 반대로 a 편광상태의 펄스가 군지연의 반보다 작게 앞서있거나 b 편광상태의 펄스가 오히려 앞서 있다면 음의 신호를 얻게 된다. 따라서 두 펄스간의 시간차에 따라 균형잡힌 광검출기의 출력이 도 5의 실선과 같이 S 자 형태의 곡선을 보이게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 광상호상관기를 통해 균형잡힌 출력신호를 나타낸 그래프이다. 측정타겟의 이동을 통해 기준광과 측정광간의 시간 간격을 조절하면서 균형잡힌 광상호상관기의 출력신호를 측정한 결과이다. 점선으로 표시된 부분은 균형잡힌 제 1광검출기와 제 2검출기에서 출력된 신호곡선이다. 이때, PPKTP 내의 편광 상태에 따라 군굴절률 차이에 의한 군지연차이에 해당하는 시간간격으로 두 곡선이 떨어져 있는 것을 확인할 수 있다. 실선으로 표시된 신호는 두 곡선의 차에 해당하는 S 자 모양의 곡선이고, 이 때 반복률 조절을 통한 출력신호의 잠금을 위한 제어신호의 기울기가 -6mV/fs임을 알 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 거리측정장치의 간섭계 구조는 마이켈슨(Michelson) 간섭계 형태이며, 편광 빔스플리터(polarized beam splitter)를 통해 서로 수직인 두 편광 상태의 빛이 각각 기준미러와 측정타겟에 반사된 후 균형잡힌 상기 광상호상관기(200)로 입사되게 되어 펄스간의 시간 간격을 측정하게 된다. 이때, 균형잡힌 광상호상관기를 이용하여 출력신호를 얻기 위해서는 기준미러와 측정타겟에서 반사된 두 펄스 사이의 중첩이 필요하며, 이는 제어부(300)를 통해 펨토초 레이저의 반복률(repetition rate) 조절을 통해 중첩이 가능하다. 펄스의 중첩량이 일정하도록 제어가 되면 펨토초 레이저의 반복률을 시간/주파수 표준에 소급된 주파수 측정부(310)를 통해 정밀하게 측정한 후 여기서 측정된 측정값은 변환부를 통해 거리 정보로 환산하게 된다. 상기 주파수 측정부의 시간 소급은 구비된 원자시계(330)를 통해 이루어짐으로써 정밀하게 측정이 가능하다.

본 발명에서는 펨토초 레이저의 반복률 조절을 통한 펄스의 중첩 후 광원의 반복률을 미세(fine) 제어함으로써 도 5에 도시된 바와 같이 실선으로 나타낸 S자 형태의 곡선의 0에 해당하는 부분에 출력신호를 잠금하고자 한다. 이때, 기준미러와 측정타겟의 거리차는 광원의 반복률 측정으로부터 계산될 수 있으며, 이는 아래 수학식 1과 같다.

여기서,

은 두 거울(기준미러와 측정타겟)의 거리차, c는 빛의 속도, fr은 광원의 반복률, N은 공기의 군굴절률이다.

이때, 광원에서는 연속적으로 펄스가 방출되기 때문에 기준거울과 측정거울에서 반사된 두 펄스가 중첩되더라도 측정거리가 증가함에 따라 모호성이 발생하게 되며 이를 해결하기 위해서는 수학식 1의 m 값을 결정하는 것이 필요하다. 이는 펄스 중첩을 위해 반복률 조절시 측정거리에 따라 펄스 간의 시간 간격의 변화량을 통해 결정할 수 있다.

상기 수학식 2에서 fr1 과 fr2 는 각각 반복률 조절 전과 반복률 조절 후의 값이며,

과

는 각각 반복률 조절 전과 조절 후의 펄스간의 시간간격이다. 이 때 m 값 결정을 위한 펄스간의 시간 측정은 반응시간이 수 ns 수준의 일반적인 광검출기로 충분히 결정 가능하다. 본 발명에 따른 균형잡힌 광상호상관기(200) 기반의 거리측정기는 수 fs 수준으로 두 펄스사이의 시간 간격 잠금이 가능하다고 했을 때 수 ㎛ 이하의 거리측정 분해능이 가능하다. 측정 영역의 경우 기준미러와 측정타겟에서 반사된 두 펄스사이의 시간 간격을 비간섭성 (incoherent) 방법으로 측정하기 때문에 광원의 가간섭성(coherence)에 영향을 받지 않게 되므로 이론적으로 최대측정거리에 제한이 없다.

또한, 균형잡힌 광검출기의 각각의 광소자에서 검출되는 신호의 차를 이용하기 때문에 측정펄스 또는 기준펄스에서의 광강도 잡음(noise)에 둔감하며 두 펄스 사이의 시간 간격을 일정한 값에 잠금하므로 주기오차(cyclic error)가 발생하지 않는다. 한편 측정값으로부터 거리값 계산을 위한 복잡한 후처리 과정이 없으므로 빠른 반복률 조절을 통해 실시간 거리측정이 가능하다.

이와 같이 구성되는 본 발명은 거리측정장치는 비간섭성(incoherent)원리를 이용함에 따라 측정 거리에 제한이 없고, 1um 이하의 거리측정 분해능이 가능하고, 기준펄스와 측정펄스의 광강도 잡음에 둔감하며, 주기오차가 발생하지 않고, 복잡한 후처리 과정 없이 빠른 반복률 조절을 통해 실시간 거리 측정이 가능한 효과가 있다.

이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

100 : 펨토초 레이저 광원 110 : 편광 빔스플리터
130 : 기준미러 140 : 측정타겟
200 : 광상호상관기 210 ; 제 1집광렌즈
220 : 이차조화파생성부 230 : 제 2집광렌즈
240 : 제 1이색거울 250 : 제 2이색거울
260 : 미러 270 : 제 1광검출기
280 : 제 2광검출기 300 : 제어부
310 : 주파수 측정부 320 : 변환부
330 : 원자시계

Claims (6)

1. 펨토초 펄스 레이저를 출사하는 펨토초 레이저 광원;
   상기 펨토초 레이저 광원에서 출사되는 광을 서로 수직인 편광상태의 기준광과 측정광으로 분리하여 기준미러와 측정타겟으로 반사하기 위한 편광 빔스플리터;
   기준미러에서 반사되는 기준광과 측정타겟에서 반사되는 측정광이 간섭되어 입사되면 이차조화파(second-harmonic) 생성을 위한 이차조화파생성부를 통과하여 이차조화파가 생성되고, 여기서 생성된 첫 번째 이차조화파는 제 1광검출기로 입사되며, 다시 수직인 펄스광(기준광과 측정광)은 미러를 통해 반사되어 상기 이차조화파생성부를 통과함에 따라 생성된 두 번째 이차조화파는 제 2광검출기로 입사되고, 상기 제 1광검출기와 제 2광검출기에 입사된 이차조화파의 광강도 차를 출력하여 펄스 레이저의 시간간격을 분해하는 광상호상관기;
   상기 기준미러에서 반사된 기준광과 측정타겟에서 반사된 측정광의 레이저 펄스의 중첩을 위해 펨토초 레이저의 반복률을 제어하기 위한 제어부; 및
   상기 제어부를 통해 펄스의 중첩량이 일정하도록 제어가 완료된 펨토초 레이저의 반복률을 시간/주파수 표준에 소급된 주파수 측정부(Frequency Counter)로 측정하여 거리 정보로 변환하는 변환부;를 포함하는 펨토초 레이저 기반 고분해능 시간비행법 거리측정장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 거리측정장치는,
   마이켈슨(Michelsom) 간섭계 구조를 가지는 펨토초 레이저 기반 고분해능 시간비행법 거리측정장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 광상호상관기는,
   반사된 기준광과 측정광을 집광시켜 이차조화파생성부로 입사시키기 위해 상기 이차조화파생성부 양쪽에 구비되는 제 1, 2집광렌즈;
   상기 이차조화파생성부에서 생성된 이차조화파를 분리하여 상기 제 1광검출기로 반사시키는 제 1이색거울;
   상기 이색거울을 투과한 펄스광을 다시 상기 이차조화파생성부로 반사시키는 미러; 및
   상기 미러를 통해 반사된 펄스광이 상기 이차조화파생성부를 다시 투과한 후 발생된 이차조화파를 분리하여 상기 제 2광검출기로 반사시키는 제 2이색거울;을 포함하는 펨토초 레이저 기반 고분해능 시간비행법 거리측정장치.
4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 이차조화파생성부는,
   PPKTP(Periodically poled potassium titanyl phosphate)로 구성되는 펨토초 레이저 기반 고분해능 시간비행법 거리측정장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 기준미러와 측정타겟의 거리차는,
   수학식

   

   를 통해 산출되는 펨토초 레이저 기반 고분해능 시간비행법 거리측정장치.
   여기서,

   

   은 두 거울(기준미러와 측정타겟)의 거리차, c는 빛의 속도, fr은 광원의 반복률, N은 공기의 군굴절률.
6. 제 1항에 있어서, 상기 주파수 측정부는,
   원자시계를 통해 시간/주파수 표준에 소급된 주파수를 측정하는 펨토초 레이저 기반 고분해능 시간비행법 거리측정장치.
   
   

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