Femtosecond lasers have been studied in many fields from fundamental science such as time-resolved studies and comb-based spectroscopy, through time and frequency precision metrology and signal processing due to their low timing and phase noise, to engineering applications such as micromachining and multi-photon imaging due to their short pulse width and broad bandwidth. Furthermore, they can be applied in various applications. However, femtosecond lasers which showed high performance have a challenge to apply in real industry applications such as expensive price, bulky size, environment-sensitive issue, and difficulty of operation. Such characteristics limit the applications in real world. More robust and environmentally-insensitive femtosecond lasers are highly demanded.
In the research, our goal is to make robust and stable femtosecond lasers. we demonstrated new types of femtosecond lasers and measured their performances. First, planar chip laser based on planar-lightwave-circuit (PLC)-technology can be a solution to show robust and environmentally-insensitive performance because the technology enables mass production and compact size with high functionality. As a first step, evanescent-field-interacting PLC-based carbon nanotube (CNT) saturable absorber was manufactured and applied in all-fiber femtosecond laser. Dispersion measurement setup and nonlinear measurement setup are built to measure manufactured PLC-based passive components. And their reliability is confirmed. Next, figure-of-9 laser based on nonlinear loop mirror also be a solution for low-noise and robust laser. The laser has lower noise level compared to the laser using saturable absorber. In the research, we demonstrated non-PM figure-of-9 laser as an early stage. With further research, we expect to manufacture robust and low-noise femtosecond laser which can be applicable to real world.
펨토초 레이저는 기초 과학 분야에서부터 산업 분야에 이르기까지 다양한 분야에서 그 효용성에 대한 기대가 크다. 그러나 산업 분야에 응용되기에 펨토초 레이저는 비용이나 규모, 안정적인 성능 등 한계를 가지고 있어 더 안정적이고 환경에 강한 레이저의 필요성이 대두되고 있다.
본 연구에서는 환경에 강하고 안정적인 레이저 제작을 목표로 하였다. 먼저, 저비용과 대량 생산에 이점을 가지는 PLC 공정을 사용하여 광도파로 레이저를 제작하고자 하였다. 그에 대한 첫 단계로 PLC 공정으로 제작한 간접 투과형 평판형 광도파로 탄소나노튜브 포화흡수체를 제작하고 이를 적용하여 전광섬유 레이저를 구동하였다. 그리고 제작한 각 수동 광소자의 특성을 분석하기 위해 자체적으로 분산량과 비선형 투과율 측정 셋업을 구축하고 그 신뢰성을 확인하였다. 다음으로, 비선형 루프 미러를 원리로 하며 저잡음 특성을 가지는 피겨-9 레이저 제작을 목표로 하였다. 그 초기 단계로 일반 광섬유를 사용하여 피겨-9 레이저를 구동하였다.
