From an ultrashort pulse duration, a high peak-energy, and a broad frequency comb characteristics, mode-locked lasers have obtained great interests in fields of spectroscopy, precision metrology, imaging system, optical metrology, signal generation and processing, and so on. In particular, mode-locked fiber lasers have strong advantages due to their compactness, light-weight, and alignment-free structure. To be utilized in outside-laboratory environment, low-noise and robust performance is demanding. However, typical low-noise mode-locked fiber lasers (e.g. nonlinear polarization evolution) are sensitive to environmental-induced perturbations. Here, several low-noise mode-locked fiber lasers are suggested by optimization of laser parameters, with the all-polarization-maintaining fiberized design for their robustness. In this thesis, various types of mode-locked fiber lasers are demonstrated and their noise (intensity noise and timing jitter) suppression and robustness test in noisy environment (including radiation environment) are also discussed.
모드 잠금 레이저는 극초단 펄스 폭과 높은 피크 파워, 넓은 광 주파수 빗의 특성을 가지며, 특히 광섬유 레이저는 초소형, 경량 및 정렬-자유도 등의 장점을 가진다. 이러한 특성은 기초 과학 분야와 더불어 정밀 가공이나 이미징, 광 계측 및 신호 처리 등 다양한 분야에서 각광 받고 있다. 실험실 외부(및 산업 환경)에서 활용하기 위해선 저잡음 및 기계적 고안정도 성능의 모드 잠금 광섬유 레이저가 중요해지고 있다. 일반적인 외란 조건이나 방사선과 같은 특수 환경에서 안정적인 레이저 성능을 유지하기 위해서는 레이저 설계에 있어 환경에 대한 높은 저항도의 소자 선택이 중요하다. 저잡음 성능은 레이저의 설계를 최적화하고 수동 소자나 피드백 제어를 이용한 안정화 방법을 통해 구현할 수 있다. 본 학위논문에서는 비선형증폭루프거울과 그래핀 방식의 포화흡수체를 기반으로 외부 환경(연속 진동 또는 방사선 조건)에서의 고안정도 성능을 가지는 모드 잠금 광섬유 레이저를 제작하고 그 성능을 확인한다. 또한, 레이저의 세기잡음 및 타이밍 지터를 측정하고 잡음 성능을 억제하기 위한 여러 방법을 제안한다.
