측면 연마된 편광 유지 광섬유에 결합된 그래핀 포화 흡수체를 이용한 극초단 광섬유 레이저 개발
Ultrafast fiber lasers using a graphene saturable absorbers on side-polished polarization-maintaing fibers
- 주제(키워드) 편광 유지 광섬유 , 그래핀 포화 흡수체 , 광섬유 레이저
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 염동일
- 발행년도 2018
- 학위수여년월 2018. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 에너지시스템학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000027220
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
최근 몇 년 동안 광섬유 레이저는 자유로운 광 정렬의 구조, 높은 이득 값, 뛰어난 빔 프로파일 및 비용 효과 등의 장점으로 인해 관심을 모으고 있습니다. 최근에는 광섬 유 레이저가 재료 가공, 군사, 광통신, 의료 등 다양한 분야에 집중적으로 적용되고 있 습니다. 몇 가지 유형의 광섬유 레이저 중에서, 높은 반복 속도의 sub 피코 초 펄스 폭 을 갖는 초고속 광섬유 레이저는 고속 광학 샘플링 및 정밀 광학 측정에 잠재적으로 사용될 수 있다. 여기서 초고속 광섬유 레이저는 편광 유지 광섬유(Polarization maintaining fiber, PMF)를 사용하여 선형적으로 편광 된 환경적으로 안정한 레이저 출 력을 제공함으로써 제조되어야 합니다. 본 연구에서는 측면 연마된 편광 유지 광섬유 위에 그래핀을 전사한 포화 흡수체를 사용하여 작고 안정적인 초고속 편광 유지 광섬유 레이저를 제작하였습니다. 편광 유지 광섬유의 복굴절 축과 연마된 표면의 각도를 임의로 제어 할 수 있는 측면 연마된 편 광 유지 광섬유를 성공적으로 제작하였습니다. 복굴절 축과 연마 된 표면 사이의 상대 각도를 조정하여 그래핀과 광섬유를 도파하는 빛의 감쇄파와의 비선형 상호 작용 정도 를 제어 할 수 있습니다. 또한, 높은 반복률로 레이저 출력 펄스를 구현하기 위해 짧은 공진기 길이에서 펄스 레이저의 동작 특성을 분석하였습니다. 본 연구에서는 그래핀 포화 흡수체의 상호 연결 길이, 변조 깊이 및 삽입 손실을 제어하여 고 반복률 모드 잠금 광섬유 레이저를 구현 하였습니다. 마지막으로 어븀 도핑된 편광 유지 광섬유를 측면 연마하고 그래핀을 전사하여 포화 흡수체를 직접 제작하여 공진기 길이를 최소화 하였다. 제작 된 수동 모드 – 솔리톤 레 이저는 236.7 MHz의 고 반복률을 가지며, 중심파장 1561.4 nm에서 펄스 폭 487 fs 이 다. 측정 된 편광 소광비는 23.9 dB 였다. 그래핀 포화 흡수체를 사용하여 편광 유지 광섬유 기반 초고속 레이저의 장기 안정성을 확보하기 위한 추가 연구가 진행 중이다.
more목차
제 1 장 서 론 1
제 2 장 기초이론 2
제 1 절 광섬유에서의 빛의 진행 2
2.1.1 광섬유 2
2.1.2 맥스웰 방정식 3
2.1.3 도파관 방정식 5
2.1.4 광섬유 도파 모드 8
제 2 절 편광 유지 광섬유 12
2.2.1 편광 12
2.2.2 복굴절 17
2.2.3 편광 유지 광섬유 구조 및 원리 21
제 3 절 그래핀 포화 흡수체 26
2.3.1 그래핀 특성 26
2.3.2 선형 및 비선형 투과 특성 28
제 4 절 모드 잠금 레이저 원리 32
2.4.1 레이저 모드 32
2.4.2 레이저 모드 관계 메커니즘 37
제 3 장 그래핀 감쇄파 상호작용 기반의 편광 유지 광섬유 소자 제작 및 특성 42
제 1 절 측면 연마된 편광 유지 광섬유 42
3.1.1 측면 연마된 광섬유 제작 방법 42
3.1.2 편광 유지 광섬유 축 확인 방법 44
제 2 절 그래핀 포화 흡수체 제작 48
3.2.1 그래핀 포화 흡수체 제작 방법 48
3.2.2 향상된 그래핀-감쇄파 상호작용 50
제 3 절 측면 연마된 편광 유지 광섬유 타입의 그래핀 포화 흡수체 52
3.3.1 구조 및 선형 특성 52
3.3.2 그래핀 포화 흡수체의 비선형 투과 특성 53
제 4 장 고 반복률 편광 유지 광섬유 레이저 55
제 1 절 편광 유지 광섬유 레이저 55
4.1.1 레이저 공진기 55
4.1.2 레이저 출력 특성 56
제 2 절 고 반복률 광섬유 레이저 60
4.2.1 이득 물질의 작은 신호 이득 61
4.2.2 레이저 공진기 63
4.2.3 레이저 출력 특성 65
제 3 절 고 반복률 편광 유지 광섬유 레이저 68
4.3.1 레이저 공진기 68
4.3.2 레이저 출력 특성 69
제 5 장 결론 72
참고문헌 74
영문요약 78
