Когерентное сложение (или когерентное сложение ) лазеров - один из методов масштабирования мощности . Это позволяет увеличить выходную мощность и яркость одномодового лазера.
Обычно термин « когерентное сложение» применяется к волоконным лазерам . Когда возможность накачки и / или охлаждения одного лазера исчерпана, несколько одинаковых лазеров могут быть вынуждены колебаться в фазе с общим ответвителем. Когерентное сложение было продемонстрировано в масштабировании мощности от рамановских лазеров . [1]
Пределы связного сложения
Добавление лазеров уменьшает количество продольных мод в выходном пучке; чем больше комбинируется лазеров, тем меньше продольных мод на выходе. Простые оценки показывают, что количество выходных мод экспоненциально уменьшается с количеством комбинированных лазеров. Таким образом можно объединить порядка восьми лазеров. [2] Будущее увеличение количества комбинированных лазеров требует экспоненциального роста спектральной ширины полосы усиления и / или длины парциальных лазеров. Такой же вывод можно сделать и на основе более детального моделирования. [3] На практике сочетание более десяти лазеров с пассивной комбинационной схемой оказывается затруднительным. Однако активное когерентное комбинирование лазеров может масштабироваться до очень большого количества каналов. [4]
Нелинейное когерентное сложение лазеров
Нелинейные взаимодействия световых волн широко используются для синхронизации лазерных лучей в многоканальных оптических системах. Самонастройка фаз может быть надежно достижима в матрице светоделителей в виде двоичного дерева и вырожденном четырехволновом смешивании Керра с фазовым сопряжением [5] в сверхлегких устройствах для усиления чирпированных импульсов . [6] Этот ОВФ-интерферометр Майкельсона увеличивает яркость как, [7] где - количество каналов с фазовой синхронизацией.
Связное сложение Тальбота
Конструктивная интерференция из-за самообразования Тальбота вынуждает лазеры в решетке синхронизировать поперечные моды . Число Френеля одномерного фазовая синхронизация массива элементов лазера за счет резонатора Тальбота приведена в [8] Для двумерного элементная матрица лазеров с фазовой синхронизацией по числу Френеля резонатора Тальбо масштабируется как также. Методы фазовой синхронизации Тальбота применимы к массивам твердотельных лазеров с диодной накачкой на тонких дисках. [9]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ А. Сиракава, Т. Сайто, Т. Секигучи и К. Уэда: « Когерентное добавление волоконных лазеров с использованием волоконного соединителя » Optics Express 10 (2002) 1167–1172
- ^ Д. Кузнецов, И. Ф. Биссон. А. Сиракав, K.Ueda « Пределы когерентного сложения лазеров: Простая оценка Архивированных 2007-09-27 в Wayback Machine » Optical Review Vol. 12. № 6. С. 445–447 (2005). (Также [1] .)
- ^ AESiegman. Резонансные моды многоволоконных лазерных структур с линейной связью. Препринт Стэнфордского университета, 2005 г., 25 страниц; http://www.stanford.edu/~siegman/coupled_fiber_modes.pdf
- ^ Лео А. Сииман, Вей-цзун Чанг, Тонг Чжоу и Альмантас Галванаускас, « Комбинирование когерентных фемтосекундных импульсов из нескольких параллельных чирпированных импульсных волоконных усилителей » Optics Express 20 (2012) 18097-18116
- ^ Окулов, А Ю (2014). «Когерентная чирпированная импульсная лазерная сеть с фазовым преобразователем Микельсона». Прикладная оптика . 53 (11): 2302–2311. arXiv : 1311.6703 . DOI : 10,1364 / AO.53.002302 .
- ^ «Нобелевская премия по физике 2018» . Нобелевский фонд . Проверено 2 октября 2018 года .
- ^ Басов, Н.Г .; Зубарев И.Г .; Миронов, АБ; Михайлов С.И.; Окулов, А Ю (1980). «Лазерный интерферометр с зеркалами, обращающими волновой фронт». Сов. Phys. ЖЭТФ . 52 (5): 847. Bibcode : 1980ZhETF..79.1678B .
- ^ Окулов, А Ю (1990). «Двумерные периодические структуры в нелинейном резонаторе». JOSA Б . 7 (6): 1045–1050. DOI : 10.1364 / JOSAB.7.001045 .
- ^ Окулов, А Ю (1993). "Масштабирование твердотельных лазеров с диодной матрицей накачкой посредством самовоспроизведения". Опт. Comm . 99 (5–6): 350–354. DOI : 10.1016 / 0030-4018 (93) 90342-3 .