초정밀 시간·주파수 신호 분배를 위한 펨토초 광 펄스열 대기 중 전송

Abstract

펨토초 모드 잠금 레이저의 출력인 광 펄스열, 주파수 빗의 원거리 전송을 통해 고정밀 시간·주파수 정보 네트워크가 가능하다. 이러한 원거리 전송 능력은 시간·주파수 표준 보급뿐만 아니라 X선 자유 전자 레이저(XFEL)와 같은 과학 연구 시설 내의 동기화 네트워크에도 중요하다. 레이저 출력은 광섬유나 대기 중 링크를 통해 원거리로 전송될 수 있다. 광섬유 기반 시간·주파수 전달 기술은 최근 들어 그 정밀도와 안정성, 전송 거리가 주목할 만큼 발전되었다. 펨토초 레이저 출력의 대기 중 전송은 구성의 융통성이 있고 파장의 제약이 덜하다는 것에서 광섬유 기반 전송에 비해 이점이 있어 미래 항공 우주 응용 분야에서 더욱 중요해질 것이다. 광 펄스열의 시간·주파수의 안정도를 충실하게 전달하기 위해서는 비행 시간 안정화가 필수불가결한 작업이다. 이 논문에서는 균형 광 상호상관(balanced optical cross-correlation) 방법을 적용해서 46.7 m 실내 대기 중 전송에서 추가 타이밍 잡음을 높은 정밀도로 측정해서 이전에 진행된 연구에 비해 더 정확한 잡음 스펙트럼을 밝혀냈다. 더 나아가 측정된 추가 타이밍 잡음 정보를 이용해서 드리프트 없는 비행 시간 안정화를 최초로 시도하였다.