광섬유 복굴절 필터를 이용한 파장 가변 전-광섬유 모드잠금 레이저 연구
A study of all-fiber wavelength-tunable mode-locked laser using a fiber-based birefringent filter
- 주제(키워드) 광섬유 , 레이저 , 복굴절
- 주제(DDC) 621.042
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 염동일
- 발행년도 2026
- 학위수여년월 2026. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 에너지시스템학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000036076
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
중심 파장을 제어할 수 있는 파장 가변 모드잠금 레이저는 분광학, 바이오 이미징을 비롯한 다양한 분야에서 널리 활용되고 있다. 특히 광섬유 복굴절 필터를 이용한 파장 가변 모드잠금 레이저는 넓은 파장 가변 대역폭, 간단한 구현 구조, 소형화 가능성, 그리고 높은 기계적·환경적 안정성으로 인해 큰 주목을 받고 있다. 본 논문에서는 모드잠금 광섬유 레이저에 광섬유 복굴절 필터를 통합함으로써, 서로 다른 분산 영역에서 동작하는 전-광섬유 파장 가변 모드잠금 레이저의 특성을 체계적으로 조사하였다. 먼저, 편광 유지 광섬유, 광섬유 편광자, 그리고 편광 제어기로 구성된 전- 광섬유 복굴절 필터의 파장 가변 투과 특성을 섬유 길이와 입력 편광 상태의 함수로 분석하였다. 이후, 해당 필터를 전-광섬유 레이저 공진기에 삽입하여, 비정상 분산(−0.41 ps²) 및 정상 분산(+0.3 ps²) 영역에서의 파장 가변 모드잠금 특성을 조사하였다. 그 결과, 본 레이저는 중심 파장 1550 nm 부근에서 비정상 분산 영역과 정상 분산 영역에서 각각 21.9 nm 와 29.9 nm 의 최대 파장 가변 범위를 갖는 펄스 출력이 가능함을 입증하였다. 이때 생성된 펄스의 펄스폭은 비정상 분산 영역에서 810 fs, 정상 분산 영역에서 15.7 ps로 각각 측정되었다.
more초록/요약
Tunable mode-locked lasers with controllable center wavelengths are widely used in various fields, including spectroscopy and bio-imaging. In particular, tunable mode-locked lasers utilizing a fiber birefringence filter have attracted significant attention due to their wide tunable bandwidth , simple implementation, compactness, and robustness. In this paper, we investigated the characteristics of an all-fiber tunable mode-locked laser in various dispersion regimes by integrating a fiber birefringence filter into a mode-locked fiber laser. We first analyzed the wavelength-tunable transmission characteristics of an all-fiber birefringence filter composed of a polarization-maintaining fiber, a fiber polarizer, and a polarization controller, as a function of fiber length and input polarization. Subsequently, we inserted the filter into an all-fiber laser cavity to investigate the wavelength-tunable mode-locking characteristics in both anomalous (-0.41 ps²) and normal (+0.3 ps²) dispersion regimes. We demonstrated that the laser is capable of wavelength-tunable pulsed operation with maximum tuning ranges of 21.9 nm and 29.9 nm near the center wavelength of 1550 nm in the anomalous and normal dispersion regimes, respectively. The corresponding output pulse widths were measured to be 810 fs (anomalous) and 15.7 ps (normal).
more목차
제 1 장 서론 1
제 2 장 기초이론 3
제 1 절 광섬유에서의 빛의 진행 3
1. 맥스웰 방정식 3
2. 펄스 진행 5
3. 선형 및 비선형 효과 11
제 2 절 모드잠금 레이저 16
1. 모드잠금의 원리 16
2. 광섬유에서의 펄스 18
제 3 절 복굴절 필터 20
1. 편광 20
2. 편광 유지 광섬유 22
3. 복굴절 필터의 동작 원리 26
제 3 장 광섬유 복굴절 필터를 이용한 파장 가변 모드잠금 레이저 31
제 1 절 광섬유 복굴절 필터 투과 특성 31
1. 광섬유 복굴절 필터 투과 특성 측정 셋업 및 결과 31
제 2 절 파장 가변 모드잠금 레이저 공진기 33
1. 레이저 공진기 셋업 33
2. 분산 영역에 따른 레이저 출력 특성 35
제 4 장 결론 41
참고문헌 42
영문요약 46
