Düşük gürültülü optik frekans taraklarının sayısal modellenmesi, tasarımı, ve zaman-frekans metrolojisi uygulamaları

Optik frekans tarakları, zaman-frekans metrolojisi başta olmak üzere, pek çok alanda devrim sağlamış ve yeni uygulamaların yolunu açmıştır. Bu tezde, optik frekans taraklarının fikir aşamasından başlayıp uygulamaya kadar giden yolunu resmetmeye çalıştım. Bu amaçla, bir sayısal simülasyon yazılımı geliştirilmiş ve bedava kullanıma sunulmuştur. Kullanılan yöntemler ayrıntılı şekilde anlatılmıştır. Bu yazılım, bunlarla sınırlı olmamakla birlikte, femtosaniye fiber lazer ve yükselteç sistemlerinin, supercontinuum üretiminin ve Raman lazerlerinin simülasyonu ve tasarımı için kullanılabilmek-tedir. Bu tezdeki femtosaniye lazerlerin ve yükselteçlerin tasarımında da kullanılan, yeni bir algoritmik tasarım yöntemi gösterilmiştir. Bu yöntem, yeni lazer rejimlerinin keşfedilmesinin yolunu açabilir. Optik frekans taraklarının zaman-frekans metroloji uygulamaları üzerine çalışmalar yapılmıştır. Dayanıklı, taşınabilir ve kararlılaştırılmış, düşük gürültülü bir Yb-fiber optik frekans tarağı geliştirilmiş, iyot-stabilize bir Nd:YAG lazerinin ve iki-kip-stabilize bir HeNe lazerinin frekanslarının ölçümünde kullanılmıştır. Optik frekans taraklarıyla ultra-düşük faz gürültülü RF-MW sinyallerin üretilmesi konusunda da çalışmalar yapılmıştır. Yüksek-harmonik kip-kilitleme ve tekrar frekansı katlama ile, frekansları 78.125 MHz'ten 10 GHz'e kadar değişen, ultra-düşük faz gürül-tülü sinyaller üretilmiştir. Otomatik olarak kip-kilitlenebilen bir femtosaniye fiber lazer de geliştirilmiştir. Son olaraksa, bildiğim kadarıyla dünyada ilk kez, pasif kip-kilitlemeli femtosaniye lazer tabanlı bir atomik frekans standardı geliştirilmiştir. Geliştirilen Rb frekans standardı, ticari Rb frekans standartlarına benzer performans sağlarken, yüksek ofset frekanslarında onlardan çok daha düşük faz gürültüsüne sahiptir.