광빗 기반 대기 중에서 광주파수 전송

Abstract

고성능 광시계의 발전은 시간/주파수 분배 및 동기화, 가간섭 광통신, 라이다와 측지학 등 여러 산업 및 과학기술 분야에 영향을 미쳤다. 위 응용 분야의 경우 광섬유 망 또는 대기를 통해 광주파수를 성능 저하 없이 전송 해야 하지만, 전송 과정 중 여러 외란으로 인해 광주파수는 위상 변화에 따른 도플러 천이를 겪게 된다. 이는 곧 전송된 광주파수의 안정도 및 정확도에 영향을 미치기 때문에 외란을 측정/보상할 수 있는 시스템을 필요로 한다. 외란을 보상하기 위해서는 안정된 광주파수를 필요로 하는데, 광빗은 수 만개의 단색광 광원이 일정하게 분포해 있는 광원으로서 매우 낮은 위상 잡음을 갖는다. 또한 좁은 선폭에 따른 가간섭 거리가 길어 장거리 광주파수 전송이 가능하다는 장점이 있다. 본 연구에서는 광빗 기반 광주파수를 생성하고 이를 바탕으로 대기 중 광주파수 전송을 수행하였다. 대기 중 전송은 광섬유 망에 비해 거리 유연성이 높으며, 지상-인공위성 간 링크, 대륙간 링크와 같이 광섬유 망 자체를 매설할 수 없는 응용 분야에도 적용 가능하다는 장점이 있다. 또한 광주파수 전송 기술을 바탕으로 마이크로파 주파수 전송, 가간섭 광통신을 수행하였다. 실험 결과 18 km 대기 중 전송된 광주파수는 $10^{-15}$ (0.1 초) 의 알란편차를 획득하였으며, 이를 통해 본 시스템이 성공적으로 대기 외란을 측정/보상할 수 있음을 확인하였다.