주입잠금에 의한 모드 추출을 이용한 광 빗 주파수 안정화에 관한 연구

Abstract

전세계에서 경쟁적으로 광시계를 구현하는 연구가 진행되어 왔으며, 광시계를 통해 향상된 주파수 표준은 기초 물리학의 시험 및 측정, 측지학과 같은 다양한 분야에서 혁신을 이끌고 있다. 특히 이러한 광시계 기술에 주파수 안정화된 광 주파수 빗의 개념을 도입함으로써 획기적인 기술적 진보가 이루어질 수 있었다. 종래 광 빗은 세슘 시계와 같은 마이크로파 주파수 표준에 반복률과 옵셋 주파수를 잠금하는 방식으로 안정화되었다. 하지만 이러한 방식은 안정화된 광 빗의 주파수 안정도가 마이크로파 표준의 안정도에 의해 제한되며, 광 주파수 생성 과정에서 마이크로파 주파수 표준의 위상 잡음이 광 주파수 영역에 증폭되어 전달된다는 한계점들이 존재하였다. 이에 따라 향상된 주파수 안정도와 더 낮은 위상 잡음에 대한 증가하는 요구를 충족시키기 위하여, 최근에는 광 빗을 고예리도 공진기 또는 원자 전이선과 같은 광 주파수 기준에 안정화하는 방법에 많은 관심이 집중되고 있다. 이에 본 논문에서는, 주입잠금 기술을 기반으로 고예리도 공진기에 펨토초 레이저 광 빗을 직접적으로 안정화하는 기법을 제안하였다. 이렇게 고예리도 공진기에 안정화된 광 빗은 광 주파수 기준의 우수한 주파수 성능을 다른 광 주파수 혹은 마이크로파 주파수에 전달하는 위상 가간섭성 링크로서 사용될 수 있다. 뿐만 아니라, 안정화된 광 빗은 다양한 파장을 가진 수많은 미세 선폭 레이저의 역할을 하는 다목적 광원으로도 사용될 수 있으며, 정밀 분광, 저잡음 마이크로파 생성, 광시계 기술, 가간섭 통신 분야에서 큰 발전을 가져올 것으로 기대된다.