CEP stabilization of amplified femtosecond laser pulses has been investigated based on the direct locking method. The direct locking method, developed at KAIST, is a CEP stabilization scheme operating in the time domain. This scheme makes CEP drift between successive pulses zero, generating femtosecond pulses with same CEP value. For precise and long-term CEP stabilization the homodyne balanced detection and the double feedback loop were utilized, which greatly improved practicality of the scheme. By the improved direct locking method the CEP of the oscillator was stabilized for four hours with phase jitter of 37 mrad. The CEP stabilized pulses from the oscillator were amplified in two multi-pass amplifiers of a CPA (chirped pulse amplification) Ti:sapphire laser. During the amplification, slow CEP drift occurred due to pump power variation, mechanical vibration, air flow and temperature fluctuaiton, be compensated. Spectral interferometer was used to measure the CEP drift of amplified pulses. Measured CEP drift was used as an error signal for feedback. Large CEP drift occuring for a long time period was compensated by adjusting the separation of grating pair in the pulse compressor. The CEP stablization of amplified pulses was maintained for four hours with phase jitter of 180 mrad, terminated by the breakup of CEP stabilization of the oscillator. In addition we demonstrated the CEP control by adjusting the reference phase. The CEP of amplified pulses could be locked to a target value and modulated with a sinusoidal function. CEP-stablized amplified femtosecond laser pulses can be valuable for attosecond physics investigation.
직접 잠금 방법을 이용하여 증폭된 펨토초 레이저 펄스의 CEP 안정화에 관해 연구하였다. KAIST에서 개발된 직접 잠금 방법은 시간 영역에서 동작하는 CEP 안정화 방법이다. 이 방법은 연속된 펄스 간 CEP의 미끄러짐을 0으로 만들어 동일한 CEP 값을 가지는 펄스를 생성한다. CEP의 미끄러짐을 정밀하게 측정하기 위하여 homodyne balanced 검출 방법이, 장시간 CEP의 안정화를 위하여 이중 되먹임 회로가 사용되어 직접 잠금 방식의 실용도를 크게 향상시켰다. 향상된 직접 잠금 방식을 사용하여 공진기의 CEP를 4시간 이상 안정화하였으며 측정된 위상 잡음은 37 mrad이다. 공진기로부터 생성된, CEP가 안정화된 펄스는 두 단계의 증폭 과정을 거치는 처프 펄스 증폭 티타늄 사파이어 레이저에 의해 증폭되었다. 증폭되는 과정에서 발생하는 펌핑 출력의 요동, 기계적 진동, 공기의 흐름과 온도의 떨림은 CEP의 느린 흐름을 야기하였으며 이를 다시 보상하였다. 증폭된 펄스의 CEP의 흐름을 측정하기 위하여 스펙트럼 간섭계가 사용되었다. 측정된 CEP의 흐름은 되먹임 회로의 오류 신호로 이용되었다. 긴 시간 동안 발생하는 큰 CEP의 흐름을 펄스 압축기 내의 에돌이발 사이의 간격을 조절함으로써 보상하였다. 4시간 가까이 증폭된 펄스의 CEP를 안정화하였으며 측정된 위상 잡음은 180 mrad이었으며, 공진기의 CEP 안정화가 중단됨에 따라 증폭된 펄스의 CEP 안정화도 함께 중단되었다. 추가적으로 기준 위상을 조절함으로써 CEP를 제어함을 보였다. 증폭된 펄스의 CEP는 원하는 위상에 고정시킬 수 있었으며 사인 함수의 모습으로 변화시키는 것도 가능하였다. CEP가 안정화된 증폭된 펨토초 레이저 펄스는 아토초 물리를 연구하는데 큰 역할을 할 것이다.
