A technology that generates optical frequency combs in the form of soliton pulses based on microresonators with high Q values is being utilized in various research fields such as optical communications, optical frequency synthesis, spectroscopy, and precise clocks. However, due to the thermo-optical nonlinearity of soliton, it has been difficult to operate them stably. Previous studies have attempted to address this issue using methods such as power kicking, fast thermal tuning, and pulse-driving, but most of these methods require complex stabilization equipment, which increases the complexity of the system and makes it difficult to operate on a chip. This thesis presents a methodology and characteristics that employs Brillouin and Raman scattering to generate self-stabilized soliton that can be maintained extended periods. The generated soliton operated stably for up to 3 days without external stabilization equipment, and exhibited the lowest phase noise characteristics among reported self-locked solitons, with a level of -137 dBc/Hz at 100 kHz. Furthermore, the generation of soliton that capable of operating within vastly different wavelength ranges by employing both Brillouin and Raman scattering together has been achieved.
높은 Q값을 갖는 마이크로광공진기를 기반으로 광주파수 빗을 솔리톤 펄스 형태로 발생시키는 기술이 광통신, 광주파수 합성, 분광학 및 정밀한 시계 등 다양한 연구에 활용되고 있다. 하지만 솔리톤이 갖는 열광학적 비선형 특성 때문에 이를 안정적으로 동작 시키기 어렵다. 지금까지는 파워 킥, 고속 열 튜닝, 펄스 구동 등을 통해 이를 해결하려는 연구들이 있었으나 대부분 복잡한 안정화 장비들이 필요하고 시스템의 복잡도가 증가하여 칩상에서 구동하기 어려운 단점이 있다. 본 논문에서는 솔리톤을 생성하는데 브릴루앙과 라만 산란현상을 각각 이용하여 스스로 안정화되어 오랜 시간 유지될 수있는솔리톤을만드는방법과그특성에대해논하였다.생성된 솔리톤은 외부의 안정화장치 없이 최대 3일간 안정적으로 동작하였으며, 100 kHz에서 −137 dBc/Hz 수준으로 현재까지 보고된 자동 잠금 솔리톤 중 가장 낮은 위상잡음 특성을 보여주었다. 또한 브릴루앙과 라만 산란현상을 모두 함께 사용하여 서로 다른 파장 범위에서 동시에 동작할 수 있는 솔리톤 역시 생성에 성공하였다.
