Due to the inherent ultralow noise characteristics, femtosecond mode-locked fiber lasers have received great attention as ultralow timing jitter signal sources. According to the noise theory, lower timing jitter in mode-locked fiber lasers can be achieved by shorter pulse duration, higher intra-cavity pulse energy and nearly zero net-cavity dispersion conditions. Because stretched-pulse fiber lasers well satisfy these conditions, it can be a useful tool for the optimization of timing jitter to the lowest possible levels. By numerical simulation and experiment, we found that intra-cavity dispersion is the most important parameter that controls the timing jitter of mode-locked fiber lasers. At the optimal dispersion conditions obtained by changing the length of SMF-28 fiber in the cavity, sub-100 attosecond timing jitter is achieved from a mode-locked fiber laser. We experimentally measured the record-low rms timing jitter of 70 as (integrated from 10 kHz to 38.8 MHz) from stretched-pulse Er-fiber lasers using a balanced optical cross-correlator with 24-as resolution. As the dispersion control by fiber length is a simple but effective method for achieving ultra-low timing jitter from fiber lasers, it will be a powerful tool for research and development of ultra-low noise laser signal sources.
펨토초 모드 잠금된 광섬유 레이저는 저잡음 특성으로 인해 매우 낮은 타이밍 지터를 가지는 신호원으로 주목받고 있다. 잡음 이론에 따르면 짧은 펄스폭, 높은 펄스 에너지, 0에 가까운 공진기 분산값을 가질 때 레이저에서 나오는 펄스열이 매우 낮은 타이밍 지터를 가질 수 있다. Stretched-pulse 광섬유 레이저는 이와 같은 조건을 잘 만족시키기 때문에 매우 낮은 타이밍 지터의 최적화 연구에 유용하게 사용될 수 있다. 숫자적으로 계산된 전산시늉 결과와 실험 결과를 통해 공진기 내부 분산값이 모드 잠금된 광섬유 레이저의 타이밍 지터 조절에 매우 중요한 매개변수임을 확인하였다. 공진기 내부의 SMF-28 광섬유 길이를 변화시켜 얻은 적절한 분산값 조건에서 모드 잠금된 광섬유 레이저는 100 아토초 이하의 타이밍 지터도 가질 수 있다. 우리는 실험적으로 70 as (10 kHz부터 38.8 MHz까지 적분한 결과)의 매우 낮은 타이밍 지터를 24 as 분해능을 갖는 BOC를 이용하여 stretched-pulse 어븀 광섬유 레이저로부터 얻었다. 광섬유 길이를 조절하여 공진기의 분산값을 조절하는 방법은 간단하지만 매우 낮은 타이밍 지터를 광섬유 레이저로부터 얻는데 매우 유용한 방법으로 매우 낮은 타이밍 잡음을 갖는 레이저 신호원의 연구, 개발에 좋은 접근 방법이 될 것으로 기대한다.
