모드 잠금 Cr4+:YAG 레이저로부터 발생된 초 광대역 광원을 이용한 광통신 파장 영역의 표준 가스의 흡수스펙트럼

Abstract

적외선 영역에서 극초단 펄스 폭을 갖는 <TEX>$Cr^{4+}$</TEX>:YAG 레이저를 광자 결정 광섬유에 입사하여 초 연속 스펙트럼을 갖는 광원을 얻어냈다. 이 광원을 이용하여 광통신 파장 영역에서 많은 흡수 전이선을 갖는 아세틸렌(<TEX>$^{12}C_2H_2$</TEX>) 및 시안화 수소(<TEX>$H^{13}C^{14}N$</TEX>) 분자의 흡수 스펙트럼을 측정하였다. 초 연속 스펙트럼을 얻기 위해 펌핑 광원으로 모드 잠금된 <TEX>$Cr^{4+}$</TEX>:YAG 레이저를 사용하였다. 모드 잠금된 <TEX>$Cr^{4+}$</TEX>:YAG 레이저는 중심파장이 1510 nm 대역에서 반복률이 100 MHz이고, 펄스폭은 75 fs이다. 모드 잠금된 <TEX>$Cr^{4+}$</TEX>:YAG 레이저 출력을 20 m의 광자 결정 광섬유에 집속시켜 진폭변동이 <TEX>${\pm}5dB$</TEX>이하에서 400 nm 이상의 평탄한 초 연속 스펙트럼을 얻었으며, 전체적으로 한 octave 이상의 초 광대역 광원을 얻었다. 이 광원을 이용하여 50개 이상의 흡수 전이선을 갖는 아세틸렌 분자(<TEX>$^{12}C_2H_2$</TEX>)와 시안화 수소 분자(<TEX>$H^{13}C^{14}N$</TEX>)의 흡수 스펙트럼을 측정하고, Voigt 곡선 맞춤을 이용하여 Lorentian 성분의 흡수 선폭을 각각 측정하였다. 이와 같은 초 광대역 광원의 스펙트럼을 이용하면 O, S, C, L 밴드와 같은 대역에 존재하는 분자의 흡수 스펙트럼 측정에 있어 유용하게 사용될 수 있다. We report on the measurements of absorption spectra from acetylene (<TEX>$^{12}C_2H_2$</TEX>) and hydrogen cyanide (<TEX>$H^{13}C^{14}N$</TEX>) for wavelength reference in the C-band (conventional band) region using a supercontinuum optical source generated from a mode-locked <TEX>$Cr^{4+}$</TEX>:YAG laser. The center wavelength of the mode-locked <TEX>$Cr^{4+}$</TEX>:YAG laser was 1510 nm and the pulse duration was 75 fs at 100 MHz repetition rate. The supercontinuum source achieved a flatness of <TEX>${\pm}5dB$</TEX> over a wavelength range of more than 400 nm, using a 20 m long photonic crystal fiber. The measured absorption spectra from acetylene (<TEX>$^{12}C_2H_2$</TEX>) and hydrogen cyanide (<TEX>$H^{13}C^{14}N$</TEX>) had more than 50 lines and were analyzed for wavelength standardization.