광 주파수 빗으로부터 단일 광 주파수 성분의 선택적 추출

문한섭 한국광학회 2023 한국광학회지 Vol.34 No.6

Mode-locked pulse lasers have a temporal periodicity up over a short period of time. However, in the time-frequency domain, a pulsed laser with temporal periodicity is described as an optical frequency comb with constant frequency spacing. Each frequency component of the optical frequency comb in the frequency domain is then a continuous-wave (CW) laser with hundreds of thousands of single-frequency-component CW lasers in the time domain. This optical frequency comb was developed approximately 20 years ago, enabling the development of the world’s most precise atomic clocks and precise transmission of highly stable optical frequency references. In this review, research on the selective extraction of the singlefrequency components of optical frequency combs and the control of the frequency components of optical combs is introduced. By presenting the concepts and principles of these optical frequency combs in a tutorial format, we hope to help readers understand the properties of light in the timefrequency domain and to develop various applications using optical frequency combs.

이광자 원자결맞음

문한섭,Mun, Han-Seop 한국광학회 2014 광학과 기술 Vol.18 No.1

전자기 유도 흡수에서의 비결맞음 펌핑 효과

문한섭,김수경,김경대,이충희,이림,김행화,김중복,Moon, Han-Sub,Kim, Sook-Yung,Kim, Kyung-Dae,Lee, Chung-Hee,Lee, Rim,Kim, Haeng-Hwa,Kim, Joong-Bok 한국광학회 2002 한국광학회지 Vol.13 No.5

$^85Rb\;D_1$ 전이선의 바닥준위 $F_g$=2에서 여기준위 $F_e$=3 전이를 이용하여 열린 원자계에서의 전자기 유도 흡수 현상을 관측하고, 전자기 유도 흡수에서의 비결맞음 펌핑 효과를 조사했다. 비결맞음 광원의 편광과 세기의 변화에 따른 전자기 유도 흡수에 대한 연구를 통해 비결맞음 광원의 편광에 따라서 자기부준위들 사이의 원자밀도 분포의 변화를 유도할 수 있고, 이러한 원자밀도 재분포 효과에 의해서 전자기 유도 흡수의 정도가 달라짐을 확인하였다 We have studied the effects of incoherent pumping on EIA at the transition between the $F_g=2$ ground state and the $F_e=3$ excited state in $^{85}Rb\;D_1$-line. Generally, the studies about EIA have been done in the cycling transition, where the population has no loss to other states. In the case of EIA by using the $^{85}Rb\;D_1$ transition line, the population is transferred to the other hyperfine state due to optical pumping. We incoherently pumped the atoms from $F_g=3\;to\;F_g=2$ with the pumping beam, which is resonant at the transition from $F_g=3\;to\;F_g=2$. We were able to observe the effects of incoherent pumping depending on the power and the polarization of the pumping beam.

1550 nm 영역에서 아세틸렌 분자의 포화흡수분광

문한섭,이원규,서호성 한국광학회 2004 한국광학회지 Vol.15 No.2

우리는 외부공진분광법을 이용하여 $^{13}$C$_2$H$_2$ 분자의 회전-진동전이의 V$_1$+V$_3$ 밴드 P(16)전이선의 포화흡수신호를 관측하고, 이 포화 흡수 스펙트럼을 이용하여 1550 nm 영역에서 반도체 레이저 주파수 안정화를 수행하였다. 측정된 포화흡수 스펙트럼의 크기는 선형 흡수에 대해서 약 7%이고, 선폭은 약 1.8 MHz로 측정되었다. 반도체 레이저 주파수를 $^{13}$C$_2$H$_2$ 분자P(16) 전이선에 안정화했을 때 안정화된 레이저의 상대주파수 흔들림은 게이트 시간 0.1 s에서 약 $\pm$20 KHz로 측정되었다. We have observed the saturated absorption spectrum of the P(16) line of the V$_1$+V$_3$ band of $^{13}$ C$_2$H$_2$ molecule by using the external cavity spectroscopy method. The frequency of laser has been stabilized to the saturated absorption spectrum. The relative contrast of the saturation spectrum is about 7 % with respect to the linear absorption and the linewidth is about 1.8 MHz. The frequency fluctuation of the stabilized LD is about $\pm$20 KHz during the sampling time 100 S.

Rb D₁ 전이선에서 원자결맞음에 의한 비선형 광자기 효과

문한섭,이원규,안문희,김중복,Moon, H.S.,Lee, W.K.,An, M.H.,Kim, J.B. 한국광학회 2005 한국광학회지 Vol.16 No.1

We have observed the nonlinear magneto-optic effect(NMOE) based on atomic coherence in $^{87}$ Rb D$_1$-line using the Rb vapor cell containing 50 Torr of Ne. The width of the NMOE signal was measured to be 2$\pi$${\times}$464 Hz, when the peak-to-peak B-field variation was 1 mGauss. The result of this work may be applied to a high-sensitivity magnetometer. 우리는 버퍼 가스가 포함된 Rb 원자 증기셀을 이용하여 $^{87}$ Rb원자 D$_1$전이선에서 원자결맞음에 의한 비선형 광자기 신호를 관측했다. 측정된 가장 좁은 비선형 광자기 신호의 선폭은 2$\pi$${\times}$464 Hz이고, 이 때 비선형 광자기 효과에 의한 미분형 신호의 peak-to-peak 변화에 해당하는 자기장의 변화는 약 1 mGauss로 측정되었다. 이러한 결과는 고감도 자기장 측정을 위한 광자계 연구에 응용될 수 있다.

결합광 세기에 따른 Rb 원자의 사다리형 전자기 유도 투과

문한섭,이림,김중복,Moon, H.S.,Lee, L.,Kim, J.B. 한국광학회 2005 한국광학회지 Vol.16 No.1

우리는 Rb원자의 5S$_{1}$2-/5P$_{3}$2-/5D$_{5}$2/ 전이선에서 조사광과 곁합광의 편광조합 그리고 결합광 세기에 따른 사다리형 전자기 유도 투과(EIT) 현상을 조사하였다. 우리는 5D$_{5}$2/ 전이선에서 초미세구조를 가진 사다리형 EIT 스펙트럼을 얻었고, EIT 스펙트럼의 최소 선폭은 6.5 MHz로 측정되었다. 우리는 EIT 초미세구조의 상대적인 크기가 레이저의 편광조합 뿐만 아니라 결합광의 세기에 따라서 변하는 것을 실험적으로 관측하였고, 결합광의 세기에 따라 신호의 크기가 달라지는 이유는 광의 세기에 대하여 원자계가 비선형적으로 상호작용하기 때문이라는 사식을 밝혔다. We have studied the polarization effects and the coupling intensity effects of electromagnetically induced transparency(EIT) in the 5S$_{1}$2-/5P$_{3}$2-/5D$_{5}$2/ ladder system of Rb. We obtained the EIT spectrum with the hyperfine structure of 5D$_{5}$2/ transitions and the minimal width of the measured EIT spectrum was 6.5 MHz. We observed the change of the relative magnitudes of the hyperfine structure of EIT according to not only the polarizations of lasers but also the intensity of the coupling laser. The cause of the coupling intensity effects is that the EIT signal nonlinearly increases to the coupling intensity.

한국광학회 양자전자 분과

문한섭,Mun, Han-Seop 한국광학회 2015 광학과 기술 Vol.19 No.4

고출력 다이오드 레이저의 주입-잠금 과정 연구

문한섭,김중복,이호성,양성훈,김점술 한국광학회 1995 한국광학회지 Vol.6 No.3

A single mode, 100-mW diode laser was injection-locked by the master laser which was spectrally narrowed with Littman-type grating feedback. In the incomplete-injection-locking, we observed that two frequencies were simultaneously generated from the slave laser. The power ratio and frequency shift of two frequency components were proportional to the square of injected laser intensity. When the ratio of the injection intensity to the slave laser intensity was about $10^{-3}$, the injection-locking bandwidth was to be about 1.4 GHz. The bandwidth proportionally increased to the square root of the injection intensity, which was in good agreement with the theoretical predictions. The Iinewidth of the locked-laser was about 2.5 MHz, which was five times as narrow as that of free-running operation. ation. Littman방식의 grating feedback 다이오드 레이저를 주레이저로 사용하여, 100mW 출력의 단일 종모드로 발진하는 고출력 다이오드 레이저를 주입-잠금 하였다. 불완전 주입-잠금 상태에서 종레이저는 두 주파수가 동시에 발진하는 것을 관찰할 수 있었고 두 주파수 성분의 출력비와 주파수이동이 주입광의 세기의 제곱에 비례한다는 것을 알 수 있었다. 완전 주입-잠금 상태에서 (주입된 광의 세기)/(종레이저광의 세기)가 양 $10^{-3}$ 일 때 주입-잠금 대역폭은 약 1.4GHz로 측정되었다. 주입-잠금 대역폭은 주입광세기의 제곱근에 비례하여 증가하는 것을 보여주는데, 이것은 이론과 일치하는 결과이다. 주입-잠금 상태의 선폭은 자유 동작 상태의 선폭 보다 약 5배 좁아져 2.5MHz 이하였다.

루비듐 5S1/2-5P3/2-4D3/2,5/2 전이선에서의 이중공명 광펌핑 분광

문한섭,이림,김중복 한국광학회 2005 한국광학회지 Vol.16 No.4

We present the double resonance optical pumping(DROP) spectra according to the laser power, the polarization combination of lasers, and the alignment of lasers in the transition 5P3/2-4D3/2 and 5P3/2-4D5/2 of 87Rb. We observed obviously changing DROP spectrum according to the laser power in the transition 5P3/2-4D5/2 involved the cycling transition. The laser power effects are attributed to the low optical-pumping-effect in the cycling transition. We observed changing DROP spectrum depending on the polarizations of the lasers. The laser polarization effects are attributed to the changing transition probability according to the polarizations of lasers. We compared the co-propagation with the counter-propagation and the spectral linewidths were 12.2 MHz and 6.9 MHz, respectively.

펨토초 레이저 주입잠금법을 이용한 광주파수 빗의 모드 선택과 증폭

문한섭,김억봉,박상언,박창용,Moon, H.S.,Kim, E.B.,Park, S.E.,Park, C.Y. 한국광학회 2006 한국광학회지 Vol.17 No.3

펨토초 레이저 주입잠금법을 이용하여 펨토초 광주파수 벗에서 특정한 주파수 모드를 선택하고 증폭시켰다. 실험에서는 모드 잠금된 Ti:sapphire레이저를 지배 레이저로 그리고 단일모드로 발진하는 반도체 레이저를 종속 레이저로 사용하였다. 모드 잠금된 Ti:sapphire레이저를 중심파장 794.7 nm, 밴드 폭 1.5 nm의 간섭필터를 통과한 후 반도체 레이저에 주입잠금시켰다. 주입잠금된 반도체 레이저가 모드 잠금된Ti:sapphire레이저의 펄스 반복율과 일치하는 100.5 MHz간격의 모드 $3{\sim}4$개가 동시에 발진되는 것 확인할 수 있었다. 펨토초 레이저 주입잠금법에 의해서 선택된 모드의 출력을 수천 배 증폭시킬 수 있었다. We have demonstrated the selection and the amplification of the components of an optical frequency comb using femto-second laser injection-locking technique. We used a mode-locked Ti:sapphire laser as a master laser and a single-mode diode laser as a slave laser. After passing through the interference filter with the center wavelength 794.7 nm and the transmittance bandwidth 1.5 nm, the optical frequency comb by mode-locked femto-second laser was injected into the slave laser. The injection-locked slave laser had $3{\sim}4$ multi-mode with the mode spacing 100.5 MHz, whichcorrespond to the repetition rate of a mode-locked Ti:sapphire laser. The power of the modes selected by femto-second laser injection-locking technique was amplified to several thousands times