Optical frequency combs have played an important role in precision signal generation field by coherently linking the optical frequency domain and the microwave frequency domain. The direct photodetection of the optical frequency comb results in a photocurrent pulse train that contains the repetition rate and its harmonics in the frequency domain. Extracted low-noise microwaves have been used in various fields that demand high-performance clock signals, such as time/frequency standards, very-long baseline interferometers, and radars. However, the noise characteristics of photocurrent pulses have not been extensively studied thus far. In this thesis, the attosecond-level timing jitter at the rising edge of photocurrent pulses was demonstrated using an electro-optical sampling-based timing detection method. Such low-jitter photocurrent pulses have been used as ultralow-noise clock signals in a variety of applications, including low-noise microwave generation, high-resolution time-of-flight detection, on-chip clock distribution networks, and radio telescope phase calibration.
광주파수빗은 광 주파수 영역과 마이크로파 주파수 영역을 연결하는 신호원으로 중요한 역할을 한다. 광주파수빗의 직접 광 검출로 생성된 광전류 펄스는 광신호의 반복률과 그 정수배의 성분들을 포함하며 이 중 특정 주파수 성분을 추출하여 생성된 저잡음 마이크로파는 시간/주파수 표준, 초장기선 전파 간섭계, 레이다 등 고성능 클럭 신호가 필요한 다양한 분야에서 활용되어 왔다. 그러나 단일 주파수의 마이크로파가 아닌 광전류 펄스 자체에 관한 연구는 활발히 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 전자-광 샘플링 기반 타이밍 검출기를 이용해 광전류 펄스의 상대 타이밍 지터를 측정하였고 아토초 수준의 상승 에지 지터를 처음으로 확인하였다. 이러한 특성으로부터 초저위상 잡음 마이크로파 생성, 고분해능 펄스 비행 시간 측정, 온칩 클럭 분배 네트워크, 전파 망원경의 위상 보정과 같은 다양한 응용에 적용하여 광전류 펄스를 초저잡음 클럭 신호원으로 활용할 수 있는 가능성을 탐색하였다.
