本文档属于类型a，即报道一项原创性研究成果的学术论文。以下为针对该研究的综合学术报告内容：
一、作者及研究机构
本研究由Chenxiao Lin、Yifan Wang及Yidong Tan（通讯作者）共同完成，研究团队均来自清华大学精密仪器系。论文发表于Journal of Lightwave Technology（2023年5月第41卷第9期），标题为《Laser Feedback FMCW Ranging System Based on Multiple-Equal-Phase-Subdivision Resampling》。
二、学术背景与目标
科学领域与背景
该研究属于调频连续波（Frequency-Modulated Continuous-Wave, FMCW）激光测距技术领域。传统FMCW系统存在频率调制非线性导致的频谱展宽问题，且通常需复杂的迈克尔逊干涉仪结构。此外，辅助干涉仪的延迟光纤长度需满足奈奎斯特采样定理（Nyquist sampling theorem），这增加了系统体积并限制探测范围。激光反馈干涉技术（Laser Feedback Interferometry, LFI）具有结构紧凑、自对准和高灵敏度的优势，但此前尚未与FMCW技术充分结合。
研究目标
本研究提出一种新型FMCW测距系统，结合LFI技术和多相位等分重采样（Multiple-Equal-Phase-Subdivision, MEPS）算法，旨在：
1. 通过LFI简化测量路径，去除参考臂；
2. 通过MEPS压缩辅助延迟光纤长度（可短于目标距离），降低系统复杂度；
3. 实现高分辨率（毫米级）、高线性度的测距性能。
三、研究方法与流程
1. 系统设计与原理
- 光源与调制：使用掺铒分布式反馈（EDDFB）光纤激光器，通过压电陶瓷（PZT）拉伸激光腔实现105 GHz带宽的线性调频。
- LFI测量路径：目标反射光与腔内光干涉，直接产生调制信号，省去传统参考臂（结构对比见图1）。
- MEPS重采样：
- 采样点生成：将辅助干涉信号按相位间隔π等分为
n个子区间（n为MEPS因子），提取特征点（如过零点和极值点）生成时钟信号；
- 非线性抑制：通过重采样将测量信号的非线性相位误差转换为固定频率，结合FFT解算目标距离（公式13）。
2. 实验与验证流程
- 仿真验证：
- 模拟目标距离11 m，对比零交叉重采样（Zero-Crossing Resampling）与MEPS的性能。结果显示MEPS可将辅助光纤长度从20 m压缩至5 m（4倍MEPS因子），且探测范围可扩展至159 m（11倍MEPS因子）（图3-4）。
- 实验验证：
- 有效性测试：以粗糙铝板为目标，使用7.04 m辅助光纤（短于目标距离11 m），通过3倍MEPS成功解算距离（图5）；
- 性能对比：与传统FMCW系统相比，MEPS-LFI系统在辅助光纤缩短4倍时仍保持等效测距能力（图6）；
- 拓展性测试：通过调整MEPS因子，将探测范围从18 m扩展至158.9 m（图8）。
3. 系统性能评估
- 分辨率：理论值1.82 mm（带宽84 GHz），实测平均1.98 mm（图9b）；
- 线性度：位移平台测试9 cm范围内线性误差4.99×10⁻⁴，残差<45 μm（图9c-d）；
- 重复性：10组测试标准偏差<35.2 μm（图9e）；
- 成像实验：成功重构“TH”字母形状的铝块目标（厚度差1 cm），验证系统鲁棒性（图10）。
四、研究结果与逻辑链
- MEPS的压缩效果：仿真与实验均证明MEPS可突破奈奎斯特定理限制（辅助光纤短于目标距离）；
- LFI简化结构：去除参考臂后仍保持高灵敏度，信噪比（SNR）显著提升（图5-6）；
- 高精度与扩展性：通过MEPS因子灵活调节探测范围，兼顾分辨率与系统紧凑性。
五、结论与价值
科学价值
- 方法创新：首次将LFI与MEPS结合，解决了传统FMCW系统复杂性和探测范围的矛盾；
- 理论突破：MEPS算法为短延迟光纤下的高频信号处理提供了新思路。
应用价值
- 自动驾驶与遥感：紧凑设计适合车载激光雷达（LiDAR）；
- 工业检测：高分辨率适用于微米级位移测量；
- 未来方向：结合光学相控阵（OPA）或微机电系统（MEMS）可进一步提升成像速度。
六、研究亮点
- 技术融合：LFI的“无参考臂”设计与MEPS算法协同优化；
- 性能突破：35.2 μm重复性精度达同类系统领先水平；
- 扩展性强：MEPS因子可动态调整，适用于不同探测场景。
七、其他价值内容
- 成像实验：首次验证MEPS-LFI系统对非合作目标的3D成像能力；
- 开源潜力：MEPS算法无需额外硬件，易于集成到现有FMCW系统。
（报告总字数：约1500字）