3.4　基于强度互相关的飞秒激光绝对测距

基于二阶互相关效应同样可以开展飞秒激光绝对测距，与一阶互相关效应相比，二阶互相关是一种光学强度互相关效应，不受脉冲电场的影响，因此脉冲飞行时间的提取更加简单、直接。由于利用飞秒激光脉冲本身具有的高时间精度进行飞行时间距离测量，而不依赖于干涉条纹，脉冲宽度越窄，测距分辨力则越高，利用百飞秒量级的超短激光脉冲可以直接获得纳米尺度的测量分辨力。其基本思路是：通过脉冲相关过程，将脉冲的飞行时间信息（待测目标反射脉冲与本地参考脉冲的时间差）转换成强度信息，如图3-10所示。频率为ω的目标回波脉冲与本地脉冲在非线性晶体内和频，用光电探测器接收频率为2ω的和频信号，获得与两个脉冲交叠程度Δt相关的电压信号。在脉冲的两沿，该电平值V与Δt成正比，就可以反推脉冲飞行时间。由于脉冲具有飞秒量级的时间尺度，因此通过探测相关信号的电压起伏就意味着获得了飞秒的时间分辨力。强度互相关的数学表达式如下

（3-5）

图3-10　基于光学强度互相关的飞行时间绝对测距原理

下面，介绍两种基于强度互相关的绝对测距技术。