The multiple pulse train interference (MPTI) ranging system takes advantage of the high accuracy and absolute length measurement capability, but traditional scheme has a large measurement dead zone. In this Letter, we propose a MPTI ranging scheme based on chip-based soliton microcomb to achieve high-precision but no dead-zone measurement. The measurement optical path is improved to solve the problem of cross correlation interference fringe overlap, and a peak fitting algorithm is employed to further improve the measurement accuracy of the system. Using a commercial He–Ne interferometer, a 384 nm precision is obtained in 1.5 m distance measurements. Advantages of the simple optical path, high precision, and no measurement dead zone are expected to realize on-chip integration and provide a solution for precision measurement.

1.
N. R.
Newbury
,
Nat. Photonics
5
,
186
(
2011
).
2.
I.
Coddington
,
W. C.
Swann
,
L.
Nenadovic
, and
N. R.
Newbury
,
Nat. Photonics
3
,
351
(
2009
).
3.
G.
Sohn
and
I.
Dowman
,
ISPRS J. Photogramm. Remote Sens.
62
,
43
(
2007
).
4.
T.
Bosch
,
Opt. Eng.
40
,
10
(
2001
).
5.
S. A.
Diddams
,
K.
Vahala
, and
T.
Udem
,
Science
369
,
eaay3676
(
2020
).
6.
K.
Minoshima
and
H.
Matsumoto
,
Appl. Opt.
39
,
5512
(
2000
).
7.
J.
Lee
,
Y.
Kim
,
K.
Lee
,
S.
Lee
, and
S.
Kim
,
Nat. Photonics
4
,
716
(
2010
).
8.
J. W.
Chen
,
J. D.
Wang
,
X. H.
Qu
, and
F. M.
Zhang
,
Acta Phys. Sin.
68
,
190602
(
2019
).
9.
K. N.
Joo
and
S. W.
Kim
,
Opt. Express
14
,
5954
(
2006
).
10.
D.
Wei
,
S.
Takahashi
,
K.
Takamasu
, and
H.
Matsumoto
,
Opt. Lett.
34
,
2775
(
2009
).
11.
Y. S.
Jang
,
G.
Wang
,
S.
Hyun
,
H. J.
Kang
,
B. J.
Chun
,
Y. J.
Kim
, and
S. W.
Kim
,
Sci. Rep.
6
,
31770
(
2016
).
12.
Z.
Zhu
and
G.
Wu
,
Engineering
4
,
772
(
2018
).
13.
S. A.
Van Den Berg
,
S. T.
Persijn
,
G. J. P.
Kok
,
M. G.
Zeitouny
, and
N.
Bhattacharya
,
Phys. Rev. Lett.
108
,
183901
(
2012
).
14.
E.
Baumann
,
F. R.
Giorgetta
,
I.
Coddington
,
L. C.
Sinclair
,
K.
Knabe
,
W. C.
Swann
, and
N. R.
Newbury
,
Opt. Lett.
38
,
2026
(
2013
).
15.
J.
Wang
,
Z.
Lu
,
W.
Wang
,
F.
Zhang
,
J.
Chen
,
Y.
Wang
,
J.
Zheng
,
S. T.
Chu
,
W.
Zhao
,
B. E.
Little
,
X.
Qu
, and
W.
Zhang
,
Photonics Res.
8
,
1964
(
2020
).
16.
K.
Joo
,
Meas. Sci. Technol.
26
,
095204
(
2015
).
17.
Y. H.
Yun
,
Y. B.
Seo
, and
K. N.
Joo
,
Meas. Sci. Technol.
27
,
035004
(
2016
).
18.
J.
Park
,
J.
Jin
,
J. A.
Kim
, and
J. W.
Kim
,
Appl. Phys. Lett.
109
,
244103
(
2016
).
19.
Y. S.
Jang
,
H.
Liu
,
J.
Yang
,
M.
Yu
,
D. L.
Kwong
, and
C. W.
Wong
,
Phys. Rev. Lett.
126
,
23903
(
2021
).
20.
M. G.
Suh
and
K. J.
Vahala
,
Science
359
,
884
(
2018
).
21.
P.
Trocha
,
M.
Karpov
,
D.
Ganin
,
M. H. P.
Pfeiffer
,
A.
Kordts
,
S.
Wolf
,
J.
Krockenberger
,
P.
Marin-Palomo
,
C.
Weimann
,
S.
Randel
,
W.
Freude
,
T. J.
Kippenberg
, and
C.
Koos
,
Science
359
,
887
(
2018
).
22.
T.
Hochrein
,
R.
Wilk
,
M.
Mei
,
R.
Holzwarth
,
N.
Krumbholz
, and
M.
Koch
,
Opt. Express
18
,
1613
(
2010
).
23.
Y.
Nakajima
and
K.
Minoshima
,
Opt. Express
23
,
25979
(
2015
).
24.
D.
Wei
,
S.
Takahashi
,
K.
Takamasu
, and
H.
Matsumoto
,
Opt. Express
19
,
4881
(
2011
).
25.
Y.
Liu
,
L.
Yang
,
Y.
Guo
,
J.
Lin
,
P.
Cui
, and
J.
Zhu
,
Opt. Lasers Eng.
101
,
35
(
2018
).
26.
P.
Del'Haye
,
A.
Schliesser
,
O.
Arcizet
,
T.
Wilken
,
R.
Holzwarth
, and
T. J.
Kippenberg
,
Nature
450
,
1214
(
2007
).
27.
T. J.
Kippenberg
,
A. L.
Gaeta
,
M.
Lipson
, and
M. L.
Gorodetsky
,
Science
361
,
eaan8083
(
2018
).
28.
W.
Wang
,
L.
Wang
, and
W.
Zhang
,
Adv. Photonics
2
,
034001
(
2020
).
29.
G.
Bönsch
and
E.
Potulski
,
Metrologia
35
,
133
(
1998
).
30.
Z.
Lu
,
W.
Wang
,
W.
Zhang
,
S. T.
Chu
,
B. E.
Little
,
M.
Liu
,
L.
Wang
,
C. L.
Zou
,
C. H.
Dong
,
B.
Zhao
, and
W.
Zhao
,
AIP Adv.
9
,
025314
(
2019
).
31.
W.
Wang
,
Z.
Lu
,
W.
Zhang
,
S. T.
Chu
,
B. E.
Little
,
L.
Wang
,
X.
Xie
,
M.
Liu
,
Q.
Yang
,
L.
Wang
,
J.
Zhao
,
G.
Wang
,
Q.
Sun
,
Y.
Liu
,
Y.
Wang
, and
W.
Zhao
,
Opt. Lett.
43
,
2002
(
2018
).
32.
K. G.
Larkin
,
J. Opt. Soc. Am. A
13
,
832
(
1996
).
33.
P.
Balling
,
P.
Mašika
,
P.
Ken
, and
M.
Doležal
,
Meas. Sci. Technol.
23
,
094001
(
2012
).
34.
H.
Wu
,
F.
Zhang
,
J.
Li
,
S.
Cao
,
X.
Meng
, and
X.
Qu
,
Appl. Opt.
54
,
5581
(
2015
).
35.
J.
Zhu
,
P.
Cui
,
Y.
Guo
,
L.
Yang
, and
J.
Lin
,
Opt. Express
23
,
13069
(
2015
).
36.
K.
Hei
,
G.
Shi
,
A.
Hansel
,
Z.
Deng
,
S.
Latkowski
,
S. A.
Van Den Berg
,
E.
Bente
, and
N.
Bhattacharya
,
IEEE Photonics J.
11
,
1505210
(
2019
).
37.
D.
Wei
and
M.
Aketagawa
,
Opt. Commun.
382
,
604
(
2017
).
38.
B.
Shen
,
L.
Chang
,
J.
Liu
,
H.
Wang
,
Q. F.
Yang
,
C.
Xiang
,
R. N.
Wang
,
J.
He
,
T.
Liu
,
W.
Xie
,
J.
Guo
,
D.
Kinghorn
,
L.
Wu
,
Q. X.
Ji
,
T. J.
Kippenberg
,
K.
Vahala
, and
J. E.
Bowers
,
Nature
582
,
365
(
2020
).
39.
C.
Xiang
,
J.
Liu
,
J.
Guo
,
L.
Chang
,
R. N.
Wang
,
W.
Weng
,
J.
Peters
,
W.
Xie
,
Z.
Zhang
,
J.
Riemensberger
,
J.
Selvidge
,
T. J.
Kippenberg
, and
J. E.
Bowers
, arXiv:2103.02725 [physics.optics].
40.
H.
Tian
,
J.
Liu
,
B.
Dong
,
J. C.
Skehan
,
M.
Zervas
,
T. J.
Kippenberg
, and
S. A.
Bhave
,
Nat. Commun.
11
,
3073
(
2020
).
41.
K. Y.
Yang
,
J.
Skarda
,
M.
Cotrufo
,
A.
Dutt
,
G. H.
Ahn
,
M.
Sawaby
,
D.
Vercruysse
,
A.
Arbabian
,
S.
Fan
,
A.
Alù
, and
J.
Vučković
,
Nat. Photonics
14
,
369
(
2020
).
42.
C.
Wang
,
M.
Zhang
,
M.
Yu
,
R.
Zhu
,
H.
Hu
, and
M.
Loncar
,
Nat. Commun
10
,
978
(
2019
).
You do not currently have access to this content.