Femtosecond mode-locked laser have been actively studied and developed due to their fascinating properties such as ultrashort pulse duration, high peak power, broad optical spectrum with narrow comb linewidth, and low noise. Based on these excellent characteristics, femtosecond lasers have played a key role in various fields such as time-resolved spectroscopy, frequency comb spectroscopy, materials processing, bio-imaging, optical metrology and photonic signal synthesis and processing, to name a few. However, most of these femtosecond lasers are bulky and expensive solid-state or fiber based lasers. For broader applications outside laboratory environment, femtosecond lasers need to be improved further in terms of their volume, fabrication cost, long-term stability, and noise. Planar lightwave circuit (PLC) fabrication technology can lower fabrication cost and size of mode-locked lasers. And real saturable absorber devices enable turn-key and long-term stable operation of femtosecond lasers. Intra-cavtiy dispersion engineering allows to have lower timing noise. In this thesis, PLC-based and intra-cavtiy dispersion engineered femtosecond lasers mode-locked by real saturable absorber devices are discussed.
펨토초 모드 잠금 레이저는 초단 펄스 폭, 높은 첨두 출력, 좁은 선 폭을 갖는 넓은 광 주파수 빗, 저잡음 등 여러 뛰어난 특성들 때문에 시분해 분광학, 주파수 빗 분광학, 정밀 가공, 바이오 이미징, 광 계측, 광 신호 생성 및 처리 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 해오고 있다. 하지만, 대부분의 펨토초 레이저는 고체 크리스탈 또는 광섬유 기반의 레이저로 큰 부피를 차지하며 매우 고가의 장비이다. 하지만 연구실 밖 환경의 보다 다양한 응용을 위해서 펨토초 레이저는 부피, 생산 비용, 안정성 및 잡음 성능 등의 측면에서 지금보다 더 개선될 필요가 있다. 평판형 광파 회로 생산 공정 기술은 모드 잠금 레이저의 생산 단가와 부피를 낮출 수 있으며, 공진기 분산량 조절을 통해 레이저의 잡음을 낮추고 공진기 내 실제 포화 흡수체의 적용은 레이저의 안정도를 높일 수 있다. 본 학위논문에서는 평판형 광파 회로 생산 기술, 공진기 분산량 조절 기법 및 실제 포화 흡수체를 이용한 모드 잠금 레이저에 대해 논한다.
