코히어런트 덧셈

레이저의 일관성 있는 추가(또는 일관성 있는 결합)는 전력 스케일링 방법입니다. 단일 가로 모드 레이저의 출력 전력과 밝기를 높일 수 있습니다.

일반적으로 섬유 레이저에는 코히어런트 가산이라는 용어가 적용됩니다. 단일 레이저의 펌핑 및/또는 냉각 능력이 포화됨에 따라, 몇몇 유사한 레이저들이 공통 커플러와 위상적으로 진동하도록 강제될 수 있습니다. 레이저 세트의 일관성 있는 덧셈에 대한 최초의 비선형 이론은 Nikolay Basov에 의해 1965년에 동료들과 함께 개발되었습니다. ^[1] Nd의 경우:YAG 레이저 세트 빔 조합은 SBS 위상 공액 거울을 이용하여 구현되었습니다.^[2] 일관성 있는 추가는 라만 레이저의 전력 스케일링에서 입증되었습니다.^[3]

가법적 가산의 한계

레이저를 추가하면 출력 빔의 종방향 모드 수가 줄어듭니다. 레이저를 더 많이 결합할수록 출력의 종방향 모드 수가 줄어듭니다. 간단한 추정은 출력 모드의 수가 레이저를 결합하면 기하급수적으로 감소한다는 것을 보여줍니다. 8개의 레이저를 이러한 방식으로 결합할 수 있습니다.^[4] 결합된 레이저의 수가 미래에 증가하려면 이득의 스펙트럼 대역폭 및/또는 부분 레이저의 길이가 기하급수적으로 증가해야 합니다. 더 자세한 시뮬레이션을 바탕으로 같은 결론을 내릴 수도 있습니다. ^[5] 현실적으로 수동적인 결합 배열을 가진 10개 이상의 레이저의 결합은 어려울 것으로 보입니다. 그러나 레이저의 능동 코히어런트 결합은 매우 많은 수의 채널로 확장될 가능성이 있습니다.^[6]

레이저의 비선형 코히어런트 가산

광파의 비선형 상호작용은 다채널 광학 시스템에서 레이저 빔을 동기화하는 데 널리 사용됩니다. 위상의 자체 조정은 빔 분할기의 이진 트리 배열에서 강력하게 달성할 수 있으며 처핑 펄스 증폭 극한 조명 시설에서 축퇴 4파 혼합 커 위상 접합을^[7] 달성할 수 있습니다.^[8] 이 위상 결합 마이컬슨 간섭계는 ${\displaystyle {N2\mathrm{}}^{}}$ ${\$ $N$$^{2}}$로서 밝기를 증가시키며$,$^[9] 여기서 $N{\displaystyle }$ ${\displaystyle$ N$}$은 위상 고정 채널의 수이다.

Talbot 코히어런트 덧셈

Talbot 자체 이미징으로 인한 건설적인 간섭은 어레이의 레이저를 가로 모드 잠금으로 강제합니다. Talbot 공동에 의해 위상 고정된 1차원 $N$ ${\displaystyle -}${\$displaystyle N-}$ 요소 레이저 배열의 $프레넬$ 번호$$F {\$displaystyle$F}는 F = ${\displaystyle {}^{}}$ $.$ {\$displaystyle$ F$$= N^{$2}$에 의해 부여됩니다.$}$${\displaystyle {Talbot}^{}}$ 캐비티 프레넬 번호 $F$에 의해 위상 고정된 2차원$N2$ - {\$displaystyle$ N$^{2}-}$ 요소 $레이저$ 배열의 경우 F $=$ ${\displaystyle {N2}^{}}$ ${\displaystyle$ F$$$=$ N$^{2}$로 확장됩니다. 탈보트 위상 잠금 기술은 얇은 디스크 다이오드 펌핑 고체 상태 레이저 어레이에 적용할 수 있습니다.^[11]

빔 조합의 현장 적용

50 kW 출력 전력 수준에서 다중 스펙트럼 기술을 통한 수십 개의 광섬유 레이저 조합은 BAE 시스템 템페스트를 포함한 영국 공군의 미래 영국 해군 군함, 영국 육군 장갑차 및 전투기에 배치될 가능성이 있는 Dragonfire_(무기) 레이저 시스템에서 구현되었습니다.

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참고문헌