광섬유 펨토초 레이저 광 빗의 주파수 안정화

Abstract

주파수 안정화 된 티타늄-사파이어 펨토초 레이저의 광 빗은 고 정밀 분광, 광 주파수 측정, 고차 조화파 생성 등의 광범위한 정밀 응용분야에 적용되어왔고 현재까지 세계의 많은 연구 단체에서 더욱 안정된 광 빗을 생성하기 위한 연구가 진행 중이다. 그러나 고체 상태의 이득매질과 부피가 비교적 큰 광학 용품으로 구성된 티타늄-사파이어 펨토초 레이저는 환경에 민감하여 산업적으로 사용되기에는 어려운 점이 있다. 반면에 광섬유 펨토초 레이저는 간결성, 쉬운 작동, 장기간 작동, 통신대역에서의 활용, 상대적으로 낮은 가격 등 산업적으로 적용할 수 있는 많은 장점을 가지고 있다. 하지만 광섬유 펨토초 레이저에서 생성된 광 빗은 아직까지 티타늄-사파이어 레이저의 광 빗에 비해 높은 위상잡음 특성을 갖는다. 즉 낮은 위상잡음을 갖는 광섬유 펨토초 레이저의 안정화를 하여 광 빗의 위상 잡음 특성을 개선한다면 정밀응용분야에 대한 연구와 산업 적용이 가능하다. 최근에 많은 연구 단체에서 광섬유 펨토초 레이저 공진기 내부의 위상잡음을 줄임으로 광 빗의 특성을 개선하려는 연구가 수행되었다. 본 연구에서는 최적의 광 빗 출력증폭 및 대역폭확장, 공통경로 f-2f 간섭계, 높은 피드백 대역폭을 갖는 서보 제어 시스템을 구축하여 광섬유 펨토초 레이저 공진기 내부의 위상잡음뿐만 아니라 옵셋주파수 안정화 시스템에서 발생하는 위상잡음을 감소시켰다. 그러므로 1 Hz 이하의 선폭과 40 dB 이상의 신호대 잡음비를 갖는 옵셋주파수를 생성하여 낮은 위상잡음 특성과 장기간 안정화 특성을 갖는 광섬유 펨토초 레이저 광 빗의 안정화를 구현하였다.