Underwater distance measurement has been playing an important role in the fields of underwater navigation, search and rescue, and bathymetric survey. However, limited by the measurement sources (e.g. acoustic pulses or incoherent optical pulses), the precision can only achieve centimeter level at best, which greatly obstructs the advancement of underwater science and technology. Recent developments of optical frequency combs have given rise to revolutionary progress in metrology, spectroscopy, and optical distance measurement in air. However, frequency comb-based underwater distance measurement has rarely been reported. In this work, we describe a spectral interferometry-based method using a laser frequency comb at 518nm (green light), which is capable of underwater distance measurement with high precision and accuracy. Due to the inherently dispersive characteristic of water, the measurement pulse will be chirped, and the spectrograms exhibit unstable oscillations, the spectral phase of which features a quadratic law. Distances up to 4.4m and displacements down to 5 μm underwater can be determined by virtue of the spectral phases. The experimental results show the differences within 4 μm at 4.4m range, compared to the reference values. The Allan deviation is 1.596 μm at 5s averaging time, 481nm at 100s averaging time, and can achieve 261nm with 540s averaging time. Our work could provide a promising and powerful tool for underwater distance measurement with high precision at long range, and open the door to a host of underwater applications related to the measurement of distance, e.g. mapping and positioning.

水下距离测量在水下导航，搜索和救援以及测深调查领域中一直发挥着重要作用。但是，受测量源（例如声脉冲或非相干光脉冲）的限制，精度最多只能达到厘米级，这极大地阻碍了水下科学技术的发展。光学频率梳的最新发展引起了计量学，光谱学和空气中光学距离测量的革命性进展。但是，很少有基于频率梳的水下距离测量的报道。在这项工作中，我们描述了一种基于光谱干涉法的方法，该方法使用的是518nm（绿光）的激光频率梳，能够以高精度和高精度进行水下距离测量。由于水固有的色散特性，测量脉冲将chi，并且频谱图显示不稳定的振荡，其频谱相位具有二次定律。借助光谱相位可以确定最大4.4m的距离和水下5μm的位移。实验结果表明，与参考值相比，在4.4m范围内4μm范围内的差异。艾伦偏差在5s的平均时间为1.596μm，在100s的平均时间为481nm，在540s的平均时间下可以达到261nm。我们的工作可以为远距离高精度水下距离测量提供有希望且强大的工具，并为与距离测量（例如，测绘和定位）相关的许多水下应用打开大门。测量脉冲将chi，频谱图显示不稳定的振荡，其频谱相位具有二次定律。借助光谱相位可以确定最大4.4m的距离和水下5μm的位移。实验结果表明，与参考值相比，在4.4m范围内4μm范围内的差异。艾伦偏差在5s的平均时间为1.596μm，在100s的平均时间为481nm，在540s的平均时间下可以达到261nm。我们的工作可以为远距离高精度水下距离测量提供一个有前途且强大的工具，并为与距离测量（例如测绘和定位）相关的许多水下应用打开大门。测量脉冲将chi，频谱图显示不稳定的振荡，其频谱相位具有二次定律。借助光谱相位可以确定最大4.4m的距离和水下5μm的位移。实验结果表明，与参考值相比，在4.4m范围内4μm范围内的差异。艾伦偏差在5s的平均时间为1.596μm，在100s的平均时间为481nm，在540s的平均时间下可以达到261nm。我们的工作可以为远距离高精度水下距离测量提供一个有前途且强大的工具，并为与距离测量（例如测绘和定位）相关的许多水下应用打开大门。其频谱相位具有二次定律。借助光谱相位可以确定最大4.4m的距离和水下5μm的位移。实验结果表明，与参考值相比，在4.4m范围内4μm范围内的差异。艾伦偏差在5s的平均时间为1.596μm，在100s的平均时间为481nm，在540s的平均时间下可以达到261nm。我们的工作可以为远距离高精度水下距离测量提供一个有前途且强大的工具，并为与距离测量（例如测绘和定位）相关的许多水下应用打开大门。其频谱相位具有二次定律。借助光谱相位可以确定最大4.4m的距离和水下5μm的位移。实验结果表明，与参考值相比，在4.4m范围内4μm范围内的差异。艾伦偏差在5s的平均时间为1.596μm，在100s的平均时间为481nm，在540s的平均时间下可以达到261nm。我们的工作可以为远距离高精度水下距离测量提供一个有前途且强大的工具，并为与距离测量（例如测绘和定位）相关的许多水下应用打开大门。与参考值比较。艾伦偏差在5s的平均时间为1.596μm，在100s的平均时间为481nm，在540s的平均时间下可以达到261nm。我们的工作可以为远距离高精度水下距离测量提供一个有前途且强大的工具，并为与距离测量（例如测绘和定位）相关的许多水下应用打开大门。与参考值比较。艾伦偏差在5s的平均时间为1.596μm，在100s的平均时间为481nm，在540s的平均时间下可以达到261nm。我们的工作可以为远距离高精度水下距离测量提供一个有前途且强大的工具，并为与距离测量（例如测绘和定位）相关的许多水下应用打开大门。