デュアルコムLiDARによる超高精度距離計測｜単一キャビティ・デュアルコムレーザーの活用

デュアルコムLiDARとは

K2 Photonicsが提供する単一キャビティ・デュアルコムレーザー技術は、従来のToF（Time-of-Flight）方式や干渉計方式を超える、高速・高精度・高感度な距離計測を実現します。デュアルコムLiDAR（Dual-comb LiDAR）は、わずかに異なる繰返し周波数を持つ2つの光周波数コムを利用し、絶対距離を高速かつ高分解能で測定できる次世代レンジング技術です。

デュアルコムLiDARの原理

2つのフェムト秒光コム（周波数コム）を使用し、一方を送信・参照光として、他方をローカルオシレータとして利用します。ターゲット反射光と参照光の干渉信号を解析することで、ターゲットまでの絶対距離を求めます。

• ToF測定の長距離性能
• 干渉計の高精度性能
• FMCW LiDARのコヒーレント増幅効果

これらを同時に実現できる点が大きな特徴です。

K2 Photonics技術の特長

K2 Photonicsのレーザーは、1つの共振器から2つの高相関フェムト秒光コムを生成します。従来必要だった2台の超短パルスレーザー、高速同期回路、複雑なロック機構が不要となり、システムの大幅な小型化・低複雑化を実現します。

測定事例：40 mにわたる移動ターゲットの距離計測

繰返し周波数1 GHz、繰返し周波数差5.06 kHzのフリーラン単一キャビティ・デュアルコムレーザーを用い、40 m以上離れた協調ターゲットに対して、1回の測定で約0.1 µmのToF精度を達成しています。さらに干渉信号の位相情報を用いることで、1回あたりの精度は20 nm未満に向上。ターゲットを40 mにわたって移動させた計測では、参照干渉計との差は3 µm未満でした。

※画像：デュアルコム・トランシーバーユニットの構成図。コム1（コム2）の偏光を緑（青）で示す。入射偏光は、レーザー光源からトランシーバーユニットへの伝送ファイバー上のファイバー偏光コントローラーで調整。（出典：Camenzind et al., ACS Photonics 12, 1829 (2025), Figure 2、CC BY 4.0）

主な用途

• 産業計測：精密位置決め、大型構造物測定、インライン寸法検査
• 自動運転・ロボティクス：高精度LiDAR、3Dマッピング
• リモートセンシング：地形計測、インフラ監視、衛星・宇宙用途

参考文献

S. L. Camenzind et al., “Long-Range and Dead-Zone-Free Dual-Comb Ranging for the Interferometric Tracking of Moving Targets”, ACS Photonics 12(4), 1829–1839 (2025)
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsphotonics.4c02199

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