위상 잠금된 안정화 펨토초 레이저의 반복율 변화에 의한 광대역 퓨리에 분광 LIDAR

Abstract

기존 FTS 의 긴 기계적 이송 과정에서 발생하는 low accuracy 와 resolution, 그리고 complex system design 의 단점을 향상시키기 위하여, 우리는 안정된 펨토초 레이저 펄스의 반복률을 sweeping 함으로써 Broadband high resolution spectroscopy 가 가능한 새로운 방식의 FTS 기술을 제안한다. 이때 펨토초 레이저 펄스 반복률을 Dual-servo 를 이용하여 루비듐(Rb) 기준 시계에 10-12 이하의 안정도로 위상 잠금하여 수백 kHz 의 영역에서 sub-mHz 이하의 안정도로 Sweeping 함으로써 interferogram 의 정확한 sampling 이 가능하다. 또한 Unbalanced arm의 긴 OPD 를 호모다인 간섭계를 이용하여 8 nm 이하로 안정화함으로써 진동이나 온도변화 등의 환경변화에 둔감한 간섭계를 구현하여 결국 0.02 fs 이하의 sampling accuracy 를 갖는 정밀한 interferogram 을 얻었다. 다음 분광기술의 성능 검증을 위하여 P-branch lines of a HCN reference cell 을 대상으로 실험을 실시하였으며, ~60 m 의 긴 OPD 를 갖는 Mach-Zehnder 간섭계에서 ~1 MHz fr-sweeping 으로 20 의 scanning range 증폭 효과를 통해 ~8 THz (70 nm) 의 펨토초 광원의 주파수 대역에서 500 MHz 의 분해능으로 HCN absorption lines 를 측정하였다.