KR100918459B1 - simultaneous transfer of microwave and optical reference frequencies by selectively amplified optical frequency comb - Google Patents

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Abstract

반도체 증폭기(semiconductor amplifier)를 이용하여 기준주파수에 위상 안정화된 광주파수 빗 중 원하는 특정 부분의 광주파수 빗을 위상 결맞음을 그대로 유지한 상태로 증폭한 후 광섬유 망을 통하여 원거리 전송할 경우 선택적으로 증폭되어 전송된 광주파수 빗은 원거리에 위치한 원격지에서 절대 광주파수 측정 혹은 마이크로파 기준 주파수 그리고 광주파수 표준으로 사용될 수 있다. 이는 원거리에 위치하고 세슘 원자의 D2전의선 중 F=4→F'=5 전이선에 안정화된 반도체 레이저의 절대 광주파수를 측정하여 실험적으로 증명할 수 있다.Using a semiconductor amplifier, amplify the optical frequency comb of the desired part of the optical frequency comb that is phase stabilized at the reference frequency while maintaining the phase coherence, and then selectively amplified and transmitted when remotely transmitting through the optical fiber network. The optical comb can be used as an absolute optical frequency measurement or as a microwave reference frequency and optical frequency standard at remote locations. It is located at a remote location, where F = 4 → F '= 5 It can be proved experimentally by measuring the absolute optical frequency of the semiconductor laser stabilized on the transition line.

광주파수 빗, 마이크로파, 기준주파수, 광주파수, 무반사 코팅된 반도체 레이저, 반도체 증폭기. Optical frequency comb, microwave, reference frequency, optical frequency, antireflective coated semiconductor laser, semiconductor amplifier.

Description

선택적으로 증폭된 광빗을 이용한 마이크로파 기준주파수와 광주파수 표준주파수를 동시에 전송하는 방법{simultaneous transfer of microwave and optical reference frequencies by selectively amplified optical frequency comb}Simultaneous transfer of microwave and optical reference frequencies by selectively amplified optical frequency comb}

도1은 광주파수 빗의 특정 부분을 선택적으로 증폭한 후 광섬유망을 통하여 임의의 위치로 안정도가 높은 광주파수 표준주파수와 마이크로파 기준주파수를 전송하기 위한 장치이다.1 is a device for selectively amplifying a specific portion of the optical frequency comb and then transmits a high stability standard frequency and a microwave reference frequency to an arbitrary position through the optical fiber network.

도2는 펨토초 모드 동기 레이저를 기반으로 하는 광주파수 빗의 특정 부분을 선택적으로 증폭한 후 광섬유 망을 통하여 원거리로 전송하기 위한 실험 장치로서 전송된 광주파수 빗의 광주파수 표준주파수와 마이크로파 기준주파수를 이용하여 원거리에 위치하고 세슘 원자의 전이선에 안정화된 외부 공진기 다이오드의 광주파수를 원격 측정할 수 있다. 2 is an experimental device for selectively amplifying a specific portion of an optical frequency comb based on a femtosecond mode synchronous laser, and transmitting the optical frequency standard frequency and the microwave reference frequency of the transmitted optical frequency comb to a long distance through the optical fiber network. The optical frequency of an external resonator diode located remotely and stabilized at the transition line of cesium atoms can be measured remotely.

도3a는 1.5 nm 간섭 필터(원형)와 10 nm 간섭 필터(사각형)를 통과한 광주파수 빗에 의한 증폭이득과 파워 스펙트럼을 보인 그래프로서, 왼쪽 아랫부분에서 오른쪽 윗부분으로 증가하는 그래프는 주입되는 광의 파워를 1 mW로 고정한 후 다이오드의 전류를 변화시키면서 무반사 코팅된 반도체 레이저(AR-coated laser diode)의 증폭이득을 관찰한 결과이고, 왼쪽 윗부분에서 오른쪽 아랫부분으로 감소하는 그래프는 반도체 레이저의 전류를 120 mA로 고정한 후 주입되는 광의 파워를 변화 시키면서 증폭 이득을 관찰한 결과이다. Figure 3a is a graph showing the amplification gain and power spectrum by the optical frequency comb through the 1.5 nm interference filter (circular) and the 10 nm interference filter (square), the graph increasing from the lower left to the upper right is a graph of the injected light After a fixed power of 1 mW, the amplification gain of AR-coated laser diode was observed while changing the diode current, and the graph decreasing from the top left to the bottom right shows the current of the semiconductor laser. After fixing at 120 mA, the amplification gain was observed while changing the power of the injected light.

도3b는 반도체 증폭기 즉, 무반사 코팅된 반도체 레이저(AR-coated diode laser)에 광주파수 빗이 주입되기 전(사각형)과 후(원형)의 무반사 코팅된 반도체 레이저(AR-coated diode laser)의 출력 파워 스펙트럼으로서 왼쪽 윗부분에 삽입된 도면은 광주파수 빗이 10 nm 간섭 필터를 통과한 후의 파워 스펙트럼을 보여주고 있다.Figure 3b shows the output of a semiconductor amplifier, i.e., an AR-coated diode laser, before (square) and after (circular), before an optical frequency comb is injected into an AR-coated diode laser. The figure inserted in the upper left as the power spectrum shows the power spectrum after the optical frequency comb passes through the 10 nm interference filter.

도4a는 증폭된 광주파수 빗을 100 m 편광유지 광섬유를 통하여 원거리로 전송하기 전(사각형)과 후(삼각형)에 측정한 반복률 주파수의 안정도를 나타내는 알란(Allan) 편차이다. 4A is an Allan deviation showing the stability of the repetition rate frequency measured before (square) and after (triangle) transmission of the amplified optical frequency comb through a 100m polarization maintaining optical fiber at a long distance.

도4b는 원거리에 위치하고 세슘 원자의 D2 전이선 중 F=4→F’5에 주파수 안정화된 반도체 레이저의 광주파수를 증폭된 광빗을 전송하여 원격 측정한 결과로서 측정된 결과의 평균값은 f ave = 351 721 960 525.5±2.8 KHz이고, 이 결과는 세슘 원자 빔에서 측정한 결과에 비해 약 60 KHz의 차이를 보이고 있다.FIG. 4b shows a remote measurement of the optical frequency of a semiconductor laser stabilized at a distance F = 4 → F'5 among D2 transition lines of cesium atoms by amplified optical comb, and the average value of the measured result is f ave = 351 721 960 525.5 ± 2.8 KHz, which shows a difference of about 60 KHz compared to the results measured with cesium atomic beams.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-Explanation of symbols for the main parts of the drawings

1 : 세슘 원자시계나 수소 메이저 또는 광시계 1: Cesium atomic clock or hydrogen major or optical clock

2, 12 : 펨토초 모드 동기 레이저 3, 16 : 편광유지 광섬유2, 12: femtosecond mode synchronous laser 3, 16: polarization maintaining optical fiber

11 : 수소 메이저 13 : 옵티컵 아이솔레이터 11: hydrogen major 13: Opti Cup isolator

14 : 무반사 코팅된 반도체 레이저 15 : 콘트롤러 14: anti-reflective coating semiconductor laser 15: controller

17 : 외부공진기 반도체레이저 18 : 저잡음 분주장치17: external resonator semiconductor laser 18: low noise dispensing device

19, 20 : 주파수 계수기 19, 20: frequency counter

21 : DDS(direct digital synthesizer)21: direct digital synthesizer (DDS)

HP1, HP2 : 반파장 편광판 IF : 간섭필터 HP1, HP2: half-wave polarizer IF: interference filter

BS1, BS2 : 빔 분리기 PD1, PD2 : 고속 검출기BS1, BS2: Beam Separator PD1, PD2: High Speed Detector

M : 반사경 M: Reflector

본 발명은 무반사 코팅된 반도체 레이저(antireflection-coated laser diode)와 같은 반도체 증폭기를 이용하여 기준주파수에 위상 안정화된 광주파수 빗 중 원하는 특정 부분의 광주파수 빗을 위상 결맞음을 그대로 유지한 상태로 증폭한 후 광섬유 망을 통하여 원거리 전송할 경우 선택적으로 증폭되어 전송된 광주파수 빗은 원거리에 위치한 원격지에서 절대 광주파수 측정 혹은 마이크로파 기준 주파수 그리고 광주파수 표준으로 사용될 수 있도록 하는 선택적으로 증폭된 광빗을 이용한 마이크로파 기준주파수와 광주파수 표준주파수를 동시에 전송하는 방법에 관한 것이다.The present invention uses a semiconductor amplifier such as an antireflection-coated laser diode to amplify an optical frequency comb of a desired specific portion of the optical frequency combs phase stabilized at a reference frequency while maintaining phase coherence. When transmitting remotely through a fiber network, the selectively amplified and transmitted optical comb is a microwave reference frequency and optical signal using a selectively amplified optical comb that can be used as an absolute optical frequency measurement or a microwave reference frequency and an optical frequency standard at a remote location remotely. The present invention relates to a method of transmitting a frequency standard frequency simultaneously.

최근에 높은 안정도와 정확도를 갖는 광원자시계를 기반으로 하는 위상 안정화된 광주파수 빗의 발달로 인하여 높은 안정도와 정확도를 유지하면서 동시에 광주파수 표준주파수와 마이크로파 기준주파수를 원거리에 위치한 임의의 장소로 전송할 필요성이 대두되고 있다. Recently, due to the development of a phase stabilized optical frequency comb based on a light source clock with high stability and accuracy, the optical standard frequency and the microwave reference frequency can be transmitted to a remote place while maintaining high stability and accuracy. Necessity is emerging.

이와 관련하여 모드 동기된 광섬유 레이저 또는 진폭 변조된 반도체 레이저를 이용하여 마이크로파 기준주파수와 저잡음 시간신호(ultralow-jitter timing signal)를 전송하는 기술이 연구되고, 모드 동기된 반도체 레이저 또는 주파수 안정화된 CW 1.06 mm Nd:YAG 레이저를 광섬유망을 통하여 광신호를 전송하는 기술이 연구되고 있다.In this regard, a technique for transmitting a microwave reference frequency and an ultra-jitter timing signal using a mode-synchronized fiber laser or an amplitude modulated semiconductor laser has been studied, and a mode-synchronized semiconductor laser or a frequency stabilized CW 1.06 The technology of transmitting optical signal through mm Nd: YAG laser through optical fiber network has been studied.

또한 실험실 내에서 주파수 안정화된 광주파수 빗 또는 증폭된 광주파수 빗을 이용한 고분해 분광실험이 이루어지고 있다. 이와 같은 높은 안정도를 갖는 마이크로파 기준주파수와 광주파수 표준주파수의 원거리 전송은 마이크로파 영역과 광주파수 영역에서 정확한 주파수 측정에 의존하는 광주파수 측정분야 및 고분해 분광분야에 새로운 방법은 제시하고 있다.In addition, high resolution spectroscopic experiments using frequency stabilized optical frequency combs or amplified optical frequency combs have been conducted in the laboratory. The long range transmission of microwave reference frequency and optical frequency standard frequency with high stability is proposed a new method in the field of optical frequency measurement and high resolution spectroscopy which rely on accurate frequency measurement in microwave and optical frequency domain.

지금까지의 연구 개발에서는 광통신 영역에서 진폭 변조된 반도체 레이저 또는 주파수 안정화된 CW 레이저를 이용한 마이크로파 기준신호 혹은 광신호를 각각 전송하는 기술이 연구 개발되고 있으나, 위상 안정화된 광주파수 빗의 신호를 원거리로 전송하는 기술의 연구 개발에 대해서는 보고되지 않고 있다.Until now, research and development have been conducted to transmit microwave reference signals or optical signals using amplitude-modulated semiconductor lasers or frequency stabilized CW lasers in the optical communication domain. There is no report on the research and development of transmission technology.

상기한 바와 같은 연구 개발을 계속하기 위한 본 발명은 펨토초 모드 동기 레이저로부터 얻어진 광주파수 빗을 선택적으로 증폭하여 광섬유망을 통해 원거리 전송함으로써 원격지에서도 물리상수 측정이나 고분해 분광학, 절대 거리 측정, 광통신 분야 등에 광범위하게 응용될 수 있는 높은 안정도를 갖는 마이크로파 기준주파수와 광주파수 표준주파수를 얻을 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.The present invention for continuing the research and development as described above, by selectively amplifying the optical frequency comb obtained from the femtosecond mode synchronous laser and transmit it over a long distance through the optical fiber network, such as physical constant measurement, high resolution spectroscopy, absolute distance measurement, optical communication field, etc. The aim is to obtain a high stability microwave reference frequency and optical frequency reference frequency that can be widely applied.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 선택적으로 증폭된 광빗을 이용한 마이크로파 기준주파수와 광주파수 표준주파수를 동시에 전송하는 방법은, 위상 안정화된 펨토초 모드 동기 레이저로부터 광주파수 빗의 일부를 좁은 간섭필터에 의해 선택하는 제1단계; 상기 간섭필터에 의해 선택된 광주파수 빗의 일부를 반도체 증폭기를 이용하여 위상 결맺음을 유지하면서 증폭하는 제2단계; 및 상기 반도체 증폭기에 의해 증폭된 광주파수 빗을 광주파수의 표준주파수와 마이크로파의 기준주파수로 사용하기 위해 광섬유망을 통해 원거리 전송하는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method of simultaneously transmitting a microwave reference frequency and an optical frequency standard frequency using a selectively amplified optical comb according to the present invention for achieving the above object, narrows a part of the optical frequency comb from a phase stabilized femtosecond mode synchronous laser. Selecting by an interference filter; A second step of amplifying a portion of the optical frequency comb selected by the interference filter while maintaining phase formation using a semiconductor amplifier; And a third step of remotely transmitting the optical frequency comb amplified by the semiconductor amplifier through the optical fiber network to use the standard frequency of the optical frequency and the reference frequency of the microwave.

상기 간섭필터에 의해 선택된 광주파수 빗의 일부는 가시광을 포함한 적외선까지 반도체 레이저가 존재하는 파장의 광주파수 빗으로 한다.A part of the optical frequency comb selected by the interference filter is an optical frequency comb of a wavelength in which a semiconductor laser exists up to infrared rays including visible light.

상기 간섭필터는 투과 폭이 1.5 nm인 간섭 필터 또는 투과 폭이 10 nm인 간섭 필터로 이루어질 수 있다.The interference filter may be an interference filter having a transmission width of 1.5 nm or an interference filter having a transmission width of 10 nm.

상기 선택된 광주파수 빗이 반도체 증폭기에 주입되도록 하기 위해 편광기가 포함된 옵티컬 아이솔레이터(optical isolator)가 사용될 수 있다.An optical isolator including a polarizer may be used to inject the selected optical frequency comb into the semiconductor amplifier.

상기 편광기가 포함된 옵티컬 아이솔레이터를 통하여 입사되는 편광을 반도체 증폭기와 일치시키기 위해 반파장 편광판(half-wave plate)이 이용될 수 있다.A half-wave polarizing plate may be used to match the polarization incident through the optical isolator including the polarizer with the semiconductor amplifier.

상기 반도체 증폭기는, 무반사 코팅된 반도체 레이저(antireflection-coated laser diode)가 사용될 수 있다.As the semiconductor amplifier, an antireflection-coated laser diode may be used.

또한 본 발명에 의한 선택적으로 증폭된 광빗을 이용한 마이크로파 기준주파 수와 광주파수 표준주파수를 동시에 전송하는 방법은, 위상 안정화된 광섬유 펨토초 모드 동기 레이저로부터 광주파수 빗의 일부를 좁은 광섬유 간섭필터에 의해 선택하는 제1단계; 상기 광섬유 간섭필터에 의해 선택된 광주파수 빗의 일부를 광섬유 증폭기를 이용하여 위상 결맺음을 유지하면서 증폭하는 제2단계; 및 상기 광섬유 증폭기에 의해 증폭된 광주파수 빗을 광주파수의 표준주파수와 마이크로파의 기준주파수로 사용하기 위해 광섬유망을 통해 원거리 전송하는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the present invention, a method of simultaneously transmitting a microwave reference frequency and an optical frequency standard frequency using a selectively amplified optical comb selects a part of the optical frequency comb from a phase stabilized optical fiber femtosecond mode synchronous laser by a narrow optical fiber interference filter. The first step to do; A second step of amplifying a portion of the optical frequency comb selected by the optical fiber interference filter while maintaining phase formation using an optical fiber amplifier; And a third step of remotely transmitting the optical frequency comb amplified by the optical fiber amplifier through the optical fiber network to use the standard frequency of the optical frequency and the reference frequency of the microwave.

상기 광섬유 간섭필터에 의해 선택된 광주파수 빗의 일부는 가시광을 포함한 적외선까지 반도체 레이저가 존재하는 파장의 광주파수 빗으로 한다.A part of the optical frequency comb selected by the optical fiber interference filter is an optical frequency comb of a wavelength in which a semiconductor laser exists up to infrared rays including visible light.

상기 광섬유 간섭필터는 투과 폭이 1.5 nm인 광섬유 간섭 필터 또는 투과 폭이 10 nm인 광섬유 간섭 필터로 이루어질 수 있다.The optical fiber interference filter may be formed of an optical fiber interference filter having a transmission width of 1.5 nm or an optical fiber interference filter having a transmission width of 10 nm.

상기 선택된 광주파수 빗이 광섬유 증폭기에 주입되도록 하기 위해 편광기가 포함된 광섬유 페러데이 로테이터(Faraday rotatar)가 사용될 수 있다.A Faraday rotatar including a polarizer may be used to cause the selected optical frequency comb to be injected into the optical fiber amplifier.

상기 편광기가 포함된 광섬유 페러데이 로테이터를 통하여 입사되는 편광을 광섬유 증폭기와 일치시키기 위해 광섬유 반파장 편광판(half-wave plate)이 이용될 수 있다.An optical fiber half-wave plate may be used to match the polarized light incident through the optical fiber Faraday rotator including the polarizer with the optical fiber amplifier.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 근적외선 영역에서 마이크로파 기준주파수와 광주파수 표준주파수를 동시에 전송하기 위한 방법에 관한 것으로서 도1에 도시한 바와 같이 기준주파수원인 세슘 원자시계 또는 수소 메이저나 광시계(1)에 위상 안정화된 광주파수 빗을 증폭하여 직접 원거리의 원격지로 전송함으로써 위상 안정화된 광주파수 빗의 특정 부분을 선택 증폭하여 원거리에 위치한 여러 곳으로 동시에 전송할 수 있다. 따라서 원격지에서는 안정도가 매우 높은 광주파수 빗으로부터 얻어진 마이크로파 기준 주파수와 광주파수 표준주파수를 고분해 분광이나 다파장 간섭계, 광통신용 기준주파수 등과 같은 실험에 매우 유용하게 사용할 수 있다.The present invention relates to a method for simultaneously transmitting a microwave reference frequency and an optical frequency standard frequency in the near-infrared region. As shown in FIG. 1, a phase stabilized light is provided in a cesium atomic clock or a hydrogen major or optical clock 1 as a reference frequency source. By amplifying the frequency comb and transmitting it directly to a remote location, it is possible to selectively amplify a specific portion of the phase-stabilized optical frequency comb and transmit it to multiple remote locations simultaneously. Therefore, the microwave reference frequency and the optical frequency standard frequency obtained from the highly stable optical frequency comb can be very useful in experiments such as high resolution spectroscopy, multi-wavelength interferometer, reference frequency for optical communication, etc.

상기한 방법에서 광섬유망을 이용한 마이크로파 기준주파수와 광주파수 표준주파수를 동시에 전송하기 위하여 간섭필터(IF)에 의해 근적외선 부분에서 선택된 좁은 영역의 광주파수 빗을 반도체 증폭기(이하에서는 반도체 증폭기의 하나인 무반사 코팅된(antireflection coated) 반도체 레이저(LD)를 예로 설명한다.)를 이용하여 증폭한다. 그리고 실제 실험에 응용하기 위하여 세슘 원자의 D2 전이선에 해당하는 852 nm 대역의 광주파수 빗을 무반사 코팅된 반도체 레이저(LD)로 증폭한 후 같은 건물에 위치하고 있는 100 m 떨어진 다른 실험실로 편광유지 광섬유(3)망을 통하여 전송하고, 100 m 떨어진 실험실에 있는 세슘 원자의 D2 전이선에 주파수 안정화된 레이저의 절대 주파수를 측정한다.In the above method, in order to transmit a microwave reference frequency and an optical frequency standard frequency using an optical fiber network, an optical frequency comb of a narrow region selected in the near infrared region by an interference filter (IF) is applied to a semiconductor amplifier (hereinafter referred to as an antireflection coating). Amplified using an antireflection coated semiconductor laser (LD). For the practical experiment, the 852 nm band optical frequency comb corresponding to the D2 transition line of cesium atom was amplified by an antireflective coated semiconductor laser (LD), and then polarized light was maintained to another laboratory 100 m away in the same building. 3) Transmit through the network and measure the absolute frequency of the frequency stabilized laser at the D2 transition line of cesium atoms in a laboratory 100 m away.

도2는 근적외선 근처에서 선택된 광주파수 빗의 증폭과 증폭된 광주파수 빗을 원거리 전송하기 위한 구성도이다.2 is a block diagram for amplifying the selected optical frequency comb in the near infrared and transmitting the amplified optical frequency comb for long distance.

지배("주") 레이저로 사용되는 펨토초 모드 동기 레이저(12)는 반복률 주파수가 1 GHz이고, 약 35 fs의 선폭을 가지며, 레이저 출력의 중심 파장은 약 820 nm이며, 스펙트럼 선폭은 약 50 nm이다. 펨토초 모드 동기 레이저(12)의 반복률 주파수(f rep)와 캐리어-엔벨로프 옵셋(carrier-envelope offset) 주파수(f ceo)는 기준주파 수인 수소 메이저(H-maser)(11)에 위상 안정화되어 있다. The femtosecond mode synchronous laser 12 used as the dominant (“main”) laser has a repetition rate frequency of 1 GHz, a line width of about 35 fs, a center wavelength of laser output of about 820 nm, and a spectral line width of about 50 nm. to be. The repetition rate f rep and the carrier-envelope offset frequency f ceo of the femtosecond mode synchronous laser 12 are phase stabilized at the hydrogen major 11, which is a reference frequency.

도1에서 알 수 있듯이 광주파수 빗의 반복률 주파수(f rep)와 캐리어-엔벨로프 옵셋 주파수(f ceo)는 높은 안정도를 갖는 새로운 광 원자시계에 위상 안정화될 수 있다. 좁은 간섭 필터(IF)에 의해 선택된 근적외선 영역의 광주파수 빗은 종속 레이저로 사용된 무반사 코팅된 반도체 레이저(14)로 입사하게 된다. 사용된 무반사 코팅된 반도체 레이저(14)는 이득 영역이 약 810 nm에서 880 nm이고, 전류가 약 120 mA일 때 무반사 코팅된 반도체 레이저(14)의 자발방출 출력 파워는 약 3.5 mW이다. As can be seen in Figure 1, the repetition rate frequency f rep and the carrier-envelope offset frequency f ceo of the optical frequency comb can be phase stabilized in a new optical atomic clock with high stability. The optical frequency comb in the near infrared region selected by the narrow interference filter IF enters the antireflective coated semiconductor laser 14 used as the slave laser. The antireflective coated semiconductor laser 14 used has a gain region of about 810 nm to 880 nm, and when the current is about 120 mA, the self-emitting output power of the antireflective coated semiconductor laser 14 is about 3.5 mW.

그리고 간섭 필터(IF)는 중심 대역이 약 850 nm이며, 3 dB 투과 폭은 약 10 nm이다. 이 간섭 필터(IF)의 투과 파장은 세슘 원자의 D2 전이선의 파장을 포함한다. 간섭 필터(IF)를 투과한 광주파수 빗의 파워는 약 1 mW로 측정되고, 이것은 1 GHz 모드 간격을 갖는 약 4000 개의 모드에 해당한다. 광주파수 빗과 무반사 코팅된 반도체 레이저(14) 사이의 모드 정합(mode matching)을 통한 결합 효율(coupling efficiency)을 높이기 위하여 두 개의 실린더 렌즈(cylinder lens)를 사용한다. 선택된 광주파수 빗이 무반사 코팅된 반도체 레이저(14)에 주입되도록 하기 위하여 편광기가 포함된 옵티컬 아이솔레이터(optical isolator)(13)를 사용하고, 입사되는 편광을 무반사 코팅된 반도체 레이저(14)와 일치시키기 위하여 반파장 편광판(half-wave plate)(HP1)(HP2)을 이용한다.The interference filter IF has a center band of about 850 nm and a 3 dB transmission width of about 10 nm. The transmission wavelength of this interference filter IF contains the wavelength of the D2 transition line of cesium atom. The power of the optical frequency comb passing through the interference filter IF is measured at about 1 mW, which corresponds to about 4000 modes with 1 GHz mode spacing. Two cylinder lenses are used to increase coupling efficiency through mode matching between the optical frequency comb and the antireflective coated semiconductor laser 14. Use an optical isolator 13 with a polarizer to ensure that the selected optical frequency comb is injected into the antireflective coated semiconductor laser 14 and match the incident polarization with the antireflective coated semiconductor laser 14. Half-wave polarizing plate (half-wave plate) (HP1) (HP2) is used.

주입 광의 대역폭과 무반사 코팅된 반도체 레이저(14)의 증폭 이득 사이의 상관관계는 투과 폭이 원하는 대역폭 즉, 1.5 nm와 10 nm를 갖는 간섭 필터(IF)를 사용하여 증폭률을 비교 조사함으로써 알 수 있다.The correlation between the bandwidth of the injected light and the amplification gain of the antireflective coated semiconductor laser 14 can be seen by comparing the amplification factor using an interference filter (IF) having a desired transmission width, i.e. 1.5 nm and 10 nm. .

두 개의 간섭필터(IF)를 사용한 실험결과는 도3a과 같다. 무반사 코팅된 반도체 레이저(14)에 강하고 짧은 펄스가 입력될 때 증폭 이득의 한계는 반도체 내의 정공과 홀의 결합시간이 수백 피코초로 입력 펄스 시간에 비해 길다는 사실에 기인한다. 간섭필터(IF)를 통과하기 전의 광주파수 빗의 펄스 폭은 약 35 fs이고, 스펙트럼 폭은 약 50 nm이고, 1.5 nm와 10 nm의 간섭필터(IF)를 통과한 광주파수 빗의 펄스 폭은 약 1 ps 와 100 fs 이다. 즉, 간섭필터(IF)를 통과한 펄스 폭은 무반사 코팅된 반도체 레이저(14)의 결합시간보다 모두 짧았지만 펄스 폭에 대한 증폭 이득의 변화를 관찰할 수 있다.Experimental results using two interference filters IF are shown in FIG. 3A. The limitation of amplification gain when strong and short pulses are input to the antireflective coated semiconductor laser 14 is due to the fact that the coupling time of holes and holes in the semiconductor is hundreds of picoseconds longer than the input pulse time. The pulse width of the optical frequency comb before passing through the interference filter (IF) is about 35 fs, the spectral width is about 50 nm, and the pulse width of the optical frequency comb passing through the interference filter (IF) at 1.5 nm and 10 nm is About 1 ps and 100 fs. That is, although the pulse width passing through the interference filter IF is shorter than the coupling time of the antireflective coated semiconductor laser 14, it is possible to observe the change in the amplification gain with respect to the pulse width.

측정결과를 보여 주고 있는 도3a에서와 같이 좌측에 아랫부분은 무반사 코팅된 반도체 레이저(14)의 전류를 120 mA로 고정한 후 광주파수 빗 주입 파워를 변화시키면서 측정한 결과이고, 좌측에 위쪽 부분은 광주파수 빗 주입 파워를 1 mW로 고정한 후 무반사 코팅된 반도체 레이저(14)의 전류를 변화시키면서 관찰한 결과이다. As shown in Figure 3a showing the measurement results, the lower part on the left is a result of measuring the current of the antireflective coated semiconductor laser 14 at 120 mA and changing the optical frequency comb injection power, and the upper part on the left is After fixing the optical frequency comb injection power to 1 mW, the observation result while changing the current of the anti-reflective coating semiconductor laser 14.

도3a에서 알 수 있듯이 1.5 nm의 간섭필터(IF)를 통과한 광주파수 빗에 의한 증폭 이득이 10 nm의 간섭필터(IF)를 통과한 광주파수 빗에 의한 증폭 이득보다 약 1 dB정도 크다. 하지만 두 경우 모두 약 10 dB 근처에서 증폭이득이 포화된다. 이와 유사한 특징은 테이퍼드(tapered) 증폭기 그리고 단일 모드 레이저에 의한 광주파수 빗의 증폭에서도 알 수 있다.As can be seen in Figure 3a, the amplification gain by the optical frequency comb that passed through the 1.5 nm interference filter IF is about 1 dB greater than the amplification gain by the optical frequency comb that passed through the 10 nm interference filter IF. In both cases, however, the gain is saturated around 10 dB. Similar characteristics can be seen in the amplification of the optical frequency comb by tapered amplifiers and single mode lasers.

도3b는 무반사 코팅된 반도체 레이저(14)에 의한 광주파수 빗 증폭 스펙트럼이다. 이때의 무반사 코팅된 반도체 레이저(14)의 전류는 약 120 mA이고, 10 nm의 간섭필터(IF)를 통과한 1 mW의 광주파수 빗 파워가 주입 파워로 사용된다. 1.5 nm와 10 nm의 두 개의 간섭필터(IF)를 통과를 하여 무반사 코팅된 반도체 레이저(14)에 주입되는 광주파수 빗의 파워가 1 mW일 때 레이저의 출력은 각각 9.1 mW와 10.7 mW이다. 이 증폭된 파워는 각각 광주파수 빗 모드 당 약 2.3 mW와 17.8 mW에 해당한다. 이 증폭률을 DBR(distributed-Bragg-reflection)레이저를 이용한 단일모드 증폭으로 약 60 dB를 증폭할 수 있는 방법과 비교하면 증폭률 면에서는 상대적으로 떨어진다. 3B is an optical frequency comb amplification spectrum by the antireflective coated semiconductor laser 14. At this time, the current of the antireflection-coated semiconductor laser 14 is about 120 mA, and the optical frequency comb power of 1 mW passing through the 10 nm interference filter IF is used as the injection power. When the power of the optical frequency comb injected through the two interference filters IF of 1.5 nm and 10 nm and injected into the antireflective coated semiconductor laser 14 is 1 mW, the laser outputs 9.1 mW and 10.7 mW, respectively. This amplified power corresponds to approximately 2.3 mW and 17.8 mW per optical frequency comb mode, respectively. This amplification factor is relatively low in terms of amplification factor compared to a method capable of amplifying about 60 dB by single mode amplification using a distributed-ragrag-reflection (DBR) laser.

하지만 단일 모드를 증폭하는 방법의 가장 큰 문제점인 주입 잠금폭 문제를 무반사 코팅된 반도체 레이저(14)를 이용한 방법에서는 전혀 고려할 필요가 없기 때문에 장기적인 안정도 측정에서 매우 유리하며, 다중 모드로 증폭할 수 있기 때문에 광주파수 빗의 마이크로파 기준신호와 광주파수 표준주파수를 동시에 원거리로 전송할 수 있다.However, the injection lock width problem, which is the biggest problem of the single mode amplification method, is not considered at all in the method using the antireflective coated semiconductor laser 14, which is very advantageous for long-term stability measurement and can be amplified in multiple modes. Therefore, the microwave reference signal of the optical frequency comb and the optical frequency standard frequency can be simultaneously transmitted at a long distance.

도3b에서 밑부분의 사각형은 무반사 코팅된 반도체 레이저(14) 자체의 자발방출 출력이고, 동그라미는 10 nm 간섭필터(IF)를 통과한 광주파수 빗이 무반사 코팅된 반도체 레이저(14)에 주입된 후 증폭된 신호이다. 그리고 삽입된 그림은 10 nm 간섭필터(IF)를 통과한 광주파수 빗의 스펙트럼을 보여주고 있다. 도3b에서 알 수 있듯이 간섭 필터(IF)에 의하여 선택된 광주파수 빗 스펙트럼이 유일하게 무반사 코팅된 반도체 레이저(14)에 의하여 증폭됨을 확인할 수 있다.In FIG. 3B, the bottom square is the self-emitting output of the anti-reflective coated semiconductor laser 14 itself, and the circle is injected into the anti-reflective coated semiconductor laser 14 by passing the optical frequency comb passing through the 10 nm interference filter IF. The signal is then amplified. The inserted figure shows the spectrum of the optical frequency comb that passed through the 10 nm interference filter (IF). As shown in FIG. 3B, it can be seen that the optical frequency comb spectrum selected by the interference filter IF is amplified by the only antireflective coated semiconductor laser 14.

다중 모드로 증폭된 광주파수 빗은 기준 주파수에 모두 안정화된 상태이므로 각각의 모드를 하나의 레이저로 생각할 경우 증폭된 약 4000 개의 안정된 레이저가 되는 것이다. 또한 광주파수 모드들 사이의 RF 신호는 기준 주파수의 안정도를 그대로 유지하고 있기 때문에 원거리 전송시 원격지에서 세슘 원자시계의 안정도를 갖는 기준 주파수를 사용할 수 있다. 무반사 코팅된 반도체 레이저(14)에 의하여 증폭된 광주파수 빗의 RF 신호와 광신호를 원거리 전송하기 위하여 100 m 길이의 편광유지 광섬유(16)(Polarzation-Maintaining optical fiber)를 사용한다. 그리고 증폭시스템에서 약 100 m떨어져 있고, 세슘 원자의 D2 전이선 중 F=4 → F'=5 전이선에 안정화된 레이저가 있는 곳으로 전송한다.Since the multi-mode amplified optical frequency comb is all stabilized at the reference frequency, each mode is regarded as one laser, which is about 4000 stable amplified lasers. In addition, since the RF signal between the optical frequency modes maintains the stability of the reference frequency, it is possible to use the reference frequency having the stability of the cesium atomic clock at a remote location for long distance transmission. A 100 m long polarization-maintaining optical fiber 16 is used to remotely transmit the RF signal and the optical signal of the optical frequency comb amplified by the antireflective coated semiconductor laser 14. It is about 100 m away from the amplification system, and is transferred to the stabilized laser at the F = 4 → F '= 5 transition line of the cesium atom's D2 transition line.

이때 편광 유지 광섬유(16)에 입사되는 파워는 약 5 mW이고, 결합 효율은 약 50 %이다. 그리고 전송된 곳에서의 파워는 약 2 mW로 전송 손실은 약 20 %이고. 이 손실의 주원인은 레일리 산란(Rayleigh 散亂)에 의한다. 이러한 손실은 최소화하기 위해서 광통신 영역의 광주파수 빗을 사용할 경우 적은 광손실을 이용하여 보다 먼 거리로 안정화된 광주파수 빗을 전송할 수 있다.At this time, the power incident on the polarization maintaining optical fiber 16 is about 5 mW, and the coupling efficiency is about 50%. And the power at the transmitted place is about 2 mW, and the transmission loss is about 20%. The main cause of this loss is Rayleigh scattering. In order to minimize this loss, when the optical frequency comb in the optical communication area is used, the optical frequency comb stabilized over a longer distance can be transmitted using less optical loss.

본 발명에서는 원거리 전송된 광주파수 빗은 얇은 빔 분리기(BS1)에 의하여 두 부분으로 나누어진다. 이 중 반사된 광주파수 빗은 고속 검출기(PD1)를 통하여 광주파수 빗의 반복률 주파수를 측정하는데 사용된다. 그리고 측정된 반복률 주파수는 기준 마이크로파 신호로 사용된다. 고속 검출기(PD1)에 의해 측정된 광주파수 빗의 반복률 주파수는 약 300 kHz 분해능을 가지고 신호대 잡음비가 60 dB이상이다. 이 신호는 저잡음 분주 장치(18)에 의하여 약 1/16로 분주된 후 상용 DDS(direct digital synthesizer)(21)에 입사되어 10 MHz로 변환된다. In the present invention, the remotely transmitted optical frequency comb is divided into two parts by the thin beam separator BS1. The reflected optical frequency comb is used to measure the repetition rate frequency of the optical frequency comb through the high speed detector PD1. The measured repetition rate frequency is used as the reference microwave signal. The repetition rate frequency of the optical frequency comb measured by the high speed detector PD1 has a resolution of about 300 kHz and a signal-to-noise ratio of 60 dB or more. This signal is divided into about 1/16 by the low noise dividing device 18, and then enters a commercial direct digital synthesizer (DDS) 21 and is converted to 10 MHz.

빔 분리기(BS2)에서 투과된 광주파수 빗은 세슘 원자의 전이선에 주파수 안정화된 외부 공진기 반도체 레이저(external cavity laser diode)(17)의 절대 주파수 측정에 사용된다. 증폭 전송된 광주파수 빗과 외부 공진기 반도체 레이저(17) 사이의 맥놀이 신호는 고속 검출기(PD2)에 의하여 검출되고, 저대역 통과필터 그리고 저잡음 RF 증폭기에 의하여 증폭된다. 이 신호는 도2에서 보듯이 DDS(21)에 의해 출력된 기준주파수인 10 MHz에 위상 동기된 주파수 계수기(frequency counter)(19)에 의하여 측정된다. 그리고 측정의 정확도를 확인하기 위하여 기준 주파수인 수소 메이저(11)에 주파수 계수기(19)(20)는 위상 동기 된다.The optical frequency comb transmitted from the beam separator BS2 is used for the absolute frequency measurement of the external cavity laser diode 17 which is frequency stabilized at the transition line of cesium atoms. The beat signal between the transmitted optical frequency comb and the external resonator semiconductor laser 17 is detected by the high speed detector PD2, and amplified by a low pass filter and a low noise RF amplifier. This signal is measured by a frequency counter 19 which is phase locked to 10 MHz, which is the reference frequency output by the DDS 21 as shown in FIG. In order to confirm the accuracy of the measurement, the frequency counters 19 and 20 are phase-locked to the hydrogen major 11 as the reference frequency.

도4는 10 nm 간섭필터(IF)를 통과한 광주파수 빗을 증폭한 후 편광유지 광섬유(16)를 통하여 원거리 전송하기 전후의 안정도를 측정한 결과로서 측정에 사용된 주파수 계수기(20)의 기준 주파수는 수소 메이저(11)를 사용한다.4 is a reference frequency of the frequency counter 20 used for the measurement as a result of measuring the stability before and after long-distance transmission through the polarization maintaining optical fiber 16 after amplifying the optical frequency comb passing through the 10 nm interference filter (IF) Uses a hydrogen major (11).

이 수소 메이저(11)는 한국 표준과학 연구원의 UTC와 시각 비교되고 있으며 RF 동축 케이블(coaxial cable)로 연결되어 있다. 이때의 RF 동축 케이블에 의한 기준 신호의 전송 안정도는 평균시간 1초에서 약 5×10- 14 이다. 실제 증폭된 광주파수 빗을 이용한 절대 주파수 측정에서는 기준주파수를 광주파수 빗에서 추출된 10 MHz를 사용한다. 증폭된 광주파수 빗의 반복률 추적 능력도(trace capability)는 100초의 평균시간에서 약 2×10-15이고, 편광 유지광섬유(16)에 의하여 원거리 전송된 광주파수 빗의 반복률 추적 능력도는 100초의 평균시간에서 약 1.7×10-14이 다. 이와 같이 안정도가 저해된 이유는 설치된 광섬유의 경로 상에서 발생된 그룹 지연(group delay), 진동 그리고 온도 변화 등에 의한 요인으로 생각된다. The hydrogen major (11) is time-compared to UTC of the Korea Research Institute of Standards and Science and is connected by an RF coaxial cable. The stability of the reference signal transmitted by the RF coaxial cable in this case is about 5 × 10 at an average time of 1 second - 14 a. In practice, the absolute frequency measurement using the amplified optical frequency comb uses a 10 MHz extracted from the optical frequency comb. The repetition rate traceability of the amplified optical frequency comb is about 2 × 10 -15 at an average time of 100 seconds, and the repetition rate tracking capability of the optical frequency comb remotely transmitted by the polarization maintaining optical fiber 16 is 100 seconds. The mean time is about 1.7 × 10 -14 . The reason why the stability is impaired is considered to be a factor due to group delay, vibration and temperature change generated in the path of the installed optical fiber.

본 발명에서는 절대주파수 측정되는 세슘 원자 전이선의 안정도가 광전송에 의한 안정도 흔들림보다 크기 때문에 광신호 전송시 발생하는 위상 잡음을 제거하는 작업을 하지 않는다. In the present invention, since the stability of the cesium atom transition line measured in absolute frequency is greater than the stability fluctuation caused by the optical transmission, the operation of removing phase noise generated during the optical signal transmission is not performed.

원격 광주파수 측정에 사용된 외부 공진기 반도체 레이저(17)는 세슘 원자의 D2전이선 중 F=4→F'=5 전이선에 MTS(modulation transfer spectroscopy)방법으로 주파수 안정화되어 있다. 증폭된 광주파수 빗과 주파수 안정화된 외부 공진기 다이오드 레이저(17) 사이의 맥놀이 신호(f beat)는 300 kHz 분해능을 가지고 측정하였을 때 신호대 잡음 비가 약 35 dB 이상이다. 측정된 맥놀이 신호를 이용한 세슘 원자의 D2전이선 중 F=4→ F' =5 전이선의 절대 주파수는 f ECDL = n×f rep±f ceo±f beat의 관계식을 갖는다. The external resonator semiconductor laser 17 used for the remote optical frequency measurement is frequency stabilized by a MTS (modulation transfer spectroscopy) method on the F = 4 → F ′ = 5 transition line of the D2 transition line of cesium atoms. The beat signal f beat between the amplified optical frequency comb and the frequency stabilized external resonator diode laser 17 has a signal-to-noise ratio of about 35 dB or more when measured with a 300 kHz resolution. The absolute frequency of the F = 4 → F ′ = 5 transition line in the D2 transition line of cesium atoms using the measured beat signal has a relationship of f ECDL = n × f rep ± f ceo ± f beat .

여기서, n은 정수이며, 앞서 측정된 결과를 바탕으로 하여 n값을 결정한다. Here, n is an integer, to determine the n value on the basis of the previously measured results.

각 측정 데이터 포인트는 평균 500 개의 측정 데이터를 평균한 값이며 통계 불확실성(statistical uncertainty)는 2.5 kHz보다 작게 측정된다. 그리고 전체 평균 분산 값은 약 2.8 kHz 이고, 이값은 상대 표준 불확도(relative standard deviation) 9.3×10-12에 해당하는 것이다. 그래서 전체 평균 주파수는 351 721 960 525.5±2.8 KHz로 측정되며 이 측정 결과는 기존의 측정결과와 비교할 때 약 60 kHz 낮은 결과이다. Each measured data point is the average of 500 measured data, and statistical uncertainty is measured to be less than 2.5 kHz. The total mean variance is about 2.8 kHz, which corresponds to a relative standard uncertainty of 9.3 × 10 -12 . Therefore, the total average frequency is measured as 351 721 960 525.5 ± 2.8 KHz, which is about 60 kHz lower than the conventional measurement result.

앞선 실험에서는 세슘 원자 빔을 이용한 측정이었지만 본 발명은 세슘 원자 셀을 이용한 측정이었기 때문에 제만 편이(Zeeman shift), 압력 편이(pressure shift), AC 스타크 편이(Stark shift) 등에 의한 계통적(systematic) 주파수 편이가 본 실험에서는 포함되어 세슘 원자 빔을 이용한 실험결과와 수십 KHz의 차이가 보인다. 또한 본 발명에서 사용된 증폭된 광주파수 빗의 전송 전후의 안정도, 기준 주파수의 안정도, 안정화 시스템의 안정도 등을 모두 고려할 때 원거리에서의 주파수 불안정도는 500 Hz보다 작다.In the previous experiment, the measurement was performed using a cesium atomic beam, but the present invention was measured using a cesium atomic cell, so the systematic frequency shift caused by Zeman shift, pressure shift, AC stark shift, etc. This experiment is included in the experiments using the cesium atomic beam and the difference of several tens of KHz is seen. In addition, considering the stability before and after transmission of the amplified optical frequency comb used in the present invention, the stability of the reference frequency, the stability of the stabilization system, the frequency instability at a distance is less than 500 Hz.

더 나아가서 본 발명은 위와 같은 실시예에 한정되지 않고 모든 과정들이 자유공간(free space)에서 이루어지기 때문에 반도체 증폭기나 펨토초 모드 동기 레이저, 옵티컬 아이솔레이터, 간섭필터, 반파장 편광판 등과 같은 구성요소를 대신하여 광섬유가 부착된 부품들로 구성할 수도 있다.Furthermore, the present invention is not limited to the above embodiments, and since all processes are performed in free space, the present invention replaces components such as semiconductor amplifiers, femtosecond mode synchronous lasers, optical isolators, interference filters, and half-wave polarizers. It can also consist of parts with an optical fiber attached.

따라서 본 발명에 의하면, 위상 안정화된 1 GHz 펨토초 모드 동기 레이저 광주파수 빗의 근적외선 부분을 선택하여 무반사 코팅된 반도체 레이저와 같은 반도체 증폭기를 이용하여 증폭하고, 광섬유 망을 이용하여 원거리 전송함으로써 원격지에서도 세슘 원자의 D2전이선 중 F=4→F'=5 전이선의 절대주파수를 측정에 이용할 수 있는 광주파수 빗을 얻을 수 있다.Therefore, according to the present invention, the near-infrared portion of the phase-stabilized 1 GHz femtosecond mode synchronous laser optical frequency comb is selected and amplified using a semiconductor amplifier such as an antireflective coated semiconductor laser, and is transmitted remotely using a fiber optic network for cesium even at a remote location. An optical frequency comb that can be used to measure the absolute frequency of the F = 4 → F '= 5 transition line among the D2 transition lines of the atom can be obtained.

즉, 본 발명은 광주파수 빗의 다중 선택 및 증폭 방법으로 마이크로파 신호와 광신호를 원거리로 동시에 전송할 경우 높은 안정도를 갖는 마이크로파 기준주파수와 광주파수 표준주파수가 물리상수 측정이나 고분해 분광학, 절대 거리 측정, 광통신 분야 등에 광범위하게 응용될 수 있다.That is, the present invention is a multi-selection and amplification method of the optical frequency comb, when the microwave signal and the optical signal are transmitted at the same time over a long distance, the microwave reference frequency and the optical frequency standard frequency having high stability are measured by physical constant, high resolution spectroscopy, and absolute distance measurement. It can be widely applied to the optical communication field.

Claims (11)

위상 안정화된 펨토초 모드 동기 레이저로부터 광주파수 빗의 일부를 좁은 간섭필터에 의해 선택하는 제1단계;Selecting a portion of the optical frequency comb from the phase stabilized femtosecond mode synchronous laser with a narrow interference filter; 상기 간섭필터에 의해 선택된 광주파수 빗의 일부를 반도체 증폭기를 이용하여 위상 결맺음을 유지하면서 증폭하는 제2단계; 및 A second step of amplifying a portion of the optical frequency comb selected by the interference filter while maintaining phase formation using a semiconductor amplifier; And 상기 반도체 증폭기에 의해 증폭된 광주파수 빗을 광주파수의 표준주파수와 마이크로파의 기준주파수로 사용하기 위해 광섬유망을 통해 원거리 전송하는 제3단계;A third step of remotely transmitting the optical frequency comb amplified by the semiconductor amplifier through the optical fiber network to use the standard frequency of the optical frequency and the reference frequency of the microwave; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적으로 증폭된 광빗을 이용한 마이크로파 기준주파수와 광주파수 표준주파수를 동시에 전송하는 방법. Method for simultaneously transmitting a microwave reference frequency and an optical frequency standard frequency using a selectively amplified optical comb comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 간섭필터에 의해 선택된 광주파수 빗의 일부는 가시광을 포함한 적외선까지 반도체 레이저가 존재하는 파장의 광주파수 빗인 것을 특징으로 하는 선택적으로 증폭된 광빗을 이용한 마이크로파 기준주파수와 광주파수 표준주파수를 동시에 전송하는 방법.A part of the optical frequency comb selected by the interference filter is an optical frequency comb of a wavelength in which a semiconductor laser exists up to infrared rays including visible light, and simultaneously transmits a microwave reference frequency and an optical frequency standard frequency using the selectively amplified optical comb. Way. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 간섭필터는 투과 폭이 1.5 nm인 간섭 필터 또는 투과 폭이 10 nm인 간섭 필터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선택적으로 증폭된 광빗을 이용한 마이크로파 기준주파수와 광주파수 표준주파수를 동시에 전송하는 방법.And the interference filter comprises an interference filter having a transmission width of 1.5 nm or an interference filter having a transmission width of 10 nm, and simultaneously transmitting a microwave reference frequency and an optical frequency standard frequency using an selectively amplified optical comb. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 선택된 광주파수 빗이 반도체 증폭기에 주입되도록 하기 위해 편광기가 포함된 옵티컬 아이솔레이터(optical isolator)가 사용되는 것을 특징으로 하는 선택적으로 증폭된 광빗을 이용한 마이크로파 기준주파수와 광주파수 표준주파수를 동시에 전송하는 방법.A method of simultaneously transmitting a microwave reference frequency and an optical frequency standard frequency using an optically amplified optical comb, wherein an optical isolator including a polarizer is used to inject the selected optical frequency comb into a semiconductor amplifier. . 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 편광기가 포함된 옵티컬 아이솔레이터를 통하여 입사되는 편광을 반도체 증폭기와 일치시키기 위해 반파장 편광판(half-wave plate)이 이용되는 것을 특징으로 하는 선택적으로 증폭된 광빗을 이용한 마이크로파 기준주파수와 광주파수 표준주파수를 동시에 전송하는 방법.A microwave reference frequency and an optical frequency standard frequency using a selectively amplified optical comb, wherein a half-wave plate is used to match the polarization incident through the optical isolator including the polarizer with the semiconductor amplifier. How to send at the same time. 제1항이나 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 4 or 5, 상기 반도체 증폭기는, 무반사 코팅된 반도체 레이저(antireflection-coated laser diode)인 것을 특징으로 하는 선택적으로 증폭된 광빗을 이용한 마이크로파 기준주파수와 광주파수 표준주파수를 동시에 전송하는 방법. Wherein the semiconductor amplifier is an antireflection-coated laser diode and simultaneously transmits a microwave reference frequency and an optical frequency standard frequency using a selectively amplified optical comb. 위상 안정화된 광섬유 펨토초 모드 동기 레이저로부터 광주파수 빗의 일부를 좁은 광섬유 간섭필터에 의해 선택하는 제1단계;Selecting a part of the optical frequency comb from the phase stabilized optical fiber femtosecond mode synchronous laser by a narrow optical fiber interference filter; 상기 광섬유 간섭필터에 의해 선택된 광주파수 빗의 일부를 광섬유 증폭기를 이용하여 위상 결맺음을 유지하면서 증폭하는 제2단계; 및 A second step of amplifying a portion of the optical frequency comb selected by the optical fiber interference filter while maintaining phase formation using an optical fiber amplifier; And 상기 광섬유 증폭기에 의해 증폭된 광주파수 빗을 광주파수의 표준주파수와 마이크로파의 기준주파수로 사용하기 위해 광섬유망을 통해 원거리 전송하는 제3단계;A third step of remotely transmitting the optical frequency comb amplified by the optical fiber amplifier through the optical fiber network to use the standard frequency of the optical frequency and the reference frequency of the microwave; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적으로 증폭된 광빗을 이용한 마이크로파 기준주파수와 광주파수 표준주파수를 동시에 전송하는 방법. Method for simultaneously transmitting a microwave reference frequency and an optical frequency standard frequency using a selectively amplified optical comb comprising a. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 광섬유 간섭필터에 의해 선택된 광주파수 빗의 일부는 가시광을 포함한 적외선까지 반도체 레이저가 존재하는 파장의 광주파수 빗인 것을 특징으로 하는 선택적으로 증폭된 광빗을 이용한 마이크로파 기준주파수와 광주파수 표준주파수를 동시에 전송하는 방법.Part of the optical frequency comb selected by the optical fiber interference filter is an optical frequency comb of a wavelength in which a semiconductor laser exists up to infrared rays including visible light, and simultaneously transmits a microwave reference frequency and an optical frequency standard frequency using an optically amplified optical comb. How to. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 광섬유 간섭필터는 투과 폭이 1.5 nm인 광섬유 간섭 필터 또는 투과 폭이 10 nm인 광섬유 간섭 필터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선택적으로 증폭된 광빗을 이용한 마이크로파 기준주파수와 광주파수 표준주파수를 동시에 전송하는 방법.The optical fiber interference filter is a method of simultaneously transmitting a microwave reference frequency and an optical frequency standard frequency using a selectively amplified optical comb, characterized in that the optical fiber interference filter having a transmission width of 1.5 nm or optical fiber interference filter having a transmission width of 10 nm. . 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 선택된 광주파수 빗이 광섬유 증폭기에 주입되도록 하기 위해 편광기가 포함된 광섬유 페러데이 로테이터(Faraday rotatar)가 사용되는 것을 특징으로 하는 선택적으로 증폭된 광빗을 이용한 마이크로파 기준주파수와 광주파수 표준주파수를 동시에 전송하는 방법.In order to simultaneously transmit the microwave reference frequency and the optical frequency standard frequency using a selectively amplified optical comb, characterized in that the optical fiber Faraday rotatar including a polarizer is used to inject the selected optical frequency comb into the optical fiber amplifier Way. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 편광기가 포함된 광섬유 페러데이 로테이터를 통하여 입사되는 편광을 광섬유 증폭기와 일치시키기 위해 광섬유 반파장 편광판(half-wave plate)이 이용되는 것을 특징으로 하는 선택적으로 증폭된 광빗을 이용한 마이크로파 기준주파수와 광주파수 표준주파수를 동시에 전송하는 방법.An optical fiber half-wave plate is used to match the polarized light incident through the optical fiber Faraday rotator including the polarizer with the optical fiber amplifier. How to transmit standard frequency at the same time.
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