近期，《Advanced Science》发表了华中科技大学国家精密重力测量科学中心团队的一项研究，团队提出并演示了双多孤子微梳干涉测距技术。该技术利用微腔中的多孤子态替代传统单孤子态，构建一种兼具高精度、高测量速率与高光功率转换效率的绝对距离测量系统。

在双光梳测距领域，微腔光频梳因其紧凑性而备受关注，但实用化存在一个关键问题：低相位噪声的单孤子态功率转换效率通常低于1%；而易于产生、效率较高的混沌态则因相位噪声过大，无法实现高精度测量。针对这一矛盾，研究团队验证了多孤子态在测距应用中的可行性：该梳态在微腔中更易生成，功率转换效率可提升至4%-28%，同时保持了纳米级测距所需的相干性。在双梳干涉框架下，信号梳与本地梳的多孤子脉冲可在单个测量周期内产生N×M个干涉条纹（N、M分别为两梳的孤子数），从而将测量速度提升N×M倍，并在相同积分时间内将测量精度改善(N×M)^1/2倍。

图1 双多孤子干涉测距实验装置及部分实验结果

实验结果表明，采用双三孤子配置时，系统测量不确定度在±17nm以内，艾伦偏差为1.43nm@2 μs、3.42pm@500 μs。凭借高测量速率，该系统实现对500 kHz频率振动的纳米级振幅解析、对高速旋转飞盘轮廓的测量，以及对室外数十米距离无人机的位置获取。

图2 光子级双多孤子干涉测距实验装置及部分实验结果

此外，研究将系统拓展至极弱光条件，实现了光子级双多孤子测距。采用信号梳为五孤子、本地梳为单孤子的配置，系统在fw量级的平均接收光功率下，实现了优于±9.5μm的测量不确定度，并在267m距离处能分辨100μm的位移步长。

华中科技大学国家精密重力测量科学中心2022级博士生职佳文为第一作者，谢鹏、王伟强、吴翰钟为论文通讯作者。论文的合作单位包括陕西科技大学、上海光学精密机械研究所、香港城市大学、西安光学精密机械研究所、南昌航空大学和上海理工大学。同时，本工作也得到了国际同行的协作支持。研究工作获得国家重点研发计划（2022YFC2204601）、国家自然科学基金（12275093）等项目支持。

文章链接：Jiawen Zhi, Xiaoyang Guo, Xusheng Yang, Brent E. Little, Sai T. Chu, Chenggang Shao, Mengyu Wang, Yan Liang, Peng Xie, Weiqiang Wang, and Hanzhong Wu, Multi-soliton microcombs enable ultrafast nanometric-precision ranging and photon-level detection. 2026,e16806.https://doi.org/10.1002/advs.202516806