pimiПриборы и методы измеренийDevices and Methods of Measurements2220-95062414-0473BNTU10.21122/2220-9506-2023-14-1-44-53pimi-808Research ArticleМетоды измерений, контроля, диагностикиMethods of measurements, monitoring, diagnosticsИсследование сложения лазерных пучков в кольцевой волоконно-оптической линии задержкиResearch of Laser Beam Combining in Ring Fiber-Optic Delay LineЗариповМ. Р.ZaripovM. R.

Адрес для переписки: Зарипов М.Р. –Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН, ул. имени Т. Барамзиной, 34, Ижевск 426067, Россия.e-mail: zaripov.istu@gmail.com

T. Baramzina str., 34, Izhevsk 426067

zaripov.istu@gmail.comАлексеевВ. А.AlekseevV. A.

ул. Студенческая, 7, г. Ижевск 426069

Studencheskaya str., 7, Izhevsk 426069

КирилловА. И.KirillovA. I.

ул. имени Т. Барамзиной, 34, г. Ижевск 426067

T. Baramzina str., 34, Izhevsk 426067

ОфицероваА. В.OficerovaA. V.

ул. Студенческая, 7, г. Ижевск 426069

Studencheskaya str., 7, Izhevsk 426069

Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наукРоссияUdmurt Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of SciencesRussian FederationИжевский государственный технический университет имени М.Т. КалашниковаРоссияKalashnikov Izhevsk State Technical UniversityRussian Federation2023070420231414453Copyright © Зарипов М.Р., Алексеев В.А., Кириллов А.И., Офицерова А.В., 20232023Зарипов М.Р., Алексеев В.А., Кириллов А.И., Офицерова А.В.Zaripov M.R., Alekseev V.A., Kirillov A.I., Oficerova A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://pimi.bntu.by/jour/article/view/808

Широкое распространение в настоящее время автономных лазерных систем предполагает снижение энергии питания, потребляемой входящими в их состав лазерными источниками, при одновременном повышении их выходных энергетических характеристик. Целью настоящей работы являлось практическое подтверждение возможности сложения лазерных пучков в системах, построенных на основе кольцевой линии задержки.

Изготовлена экспериментальная установка, реализующая принцип схемы синхронного сложения лазерных пучков на кольцевой волоконно-оптической линии задержки, разработанной ранее авторами. Представлена схема изготовленной установки, подробно описан её принцип действия и рассмотрен её состав. Отмечено, что для достижения поставленной цели выполнялись измерения электрических сигналов, снимаемых с фотоприёмного устройства установки, и отводимой сплиттером доли мощности лазерного излучения, сформированного в волоконно-оптическом тракте установки. Приведены результаты измерений в виде осциллограмм временных зависимостей электрических сигналов фотоприёмного устройства и значений мощности на выходе сплиттера. Представлены графики зависимости мощности вывода и мощности циркуляции от мощности исходного лазерного пучка, вводимого в установку.

Анализ результатов показал, что в кольцевой волоконно-оптической линии задержки происходит сложение лазерных пучков. При этом установлено, что предложенная схема обеспечивает увеличение мощности исходного пучка в 1,05…1,11 раз.

At present time widespread use of autonomous laser systems supposes reducing of supply energy, consumed by laser sources that are included in their composition and at the same time increasing of their output energy characteristics. The objective of this work was practical confirmation of possibility of laser beam combining in systems based on a ring delay line.

The experimental setup that implements the principle of synchronous laser beam combining scheme on the ring fiber-optic delay line, developed by authors earlier, is made. The schematic diagram of the manufactured setup is presented, its operation principle is described in detail and its composition is considered. It is noted that in order to achieve the objective measurements of electrical signals received from the photodetector of the setup and measurements of the part of laser radiation power removed by the splitter and formed in the fiber-optic path of the setup are performed. Results of measurements are presented as the waveforms of electrical signals from the photodetector and of power values at the output of the splitter. Plots of dependence of the output power and the circulation power on the power of the initial laser beam introduced into the setup are presented.

Analysis of results showed that the laser beam combining occurs in the ring fiber-optic delay line. Besides, it was found that the proposed scheme provides an increase in the power of the initial beam by 1.05…1.11 times.

лазерный источник излучениясложение лазерных пучковкольцевая волоконная линия задержкиlaser sourcelaser beam combiningring fiber-optic delay lineReferencesАгеев Б.Г. Лазерный двухканальный газоанализатор / Б.Г. Агеев, А.Н. Грицута, А.В. Климкин [и др.] // Квантовая электроника. – 2017. – Т. 47. – № 10. – С. 956–959. DOI: 10.1070/QEL16438Ageev B.G., Gritsuta A.N., Klimkin A.V., Kuryak A.N., Osipov K.Yu., Ponomarev Yu.N., Simonova G.V. Laser two-channel gas analyser. Quantum Electronics, 2017, vol. 47, no. 10, pp. 956‒959. DOI: 10.1070/QEL16438Кульчин Ю.Н. Фотонные методы и технологии мониторинга океана и атмосферы / Ю.Н. Кульчин, С.С. Вознесенский, Е.Л. Гамаюнов [и др.] // Квантовая электроника. – 2020. – Т. 50. – № 5. – С. 475–488. DOI: 10.1070/QEL17222Kulchin Y.N., Voznesensky S.S., Gamayunov E.L., Golik S.S., Ilyin A.A., Kamenev O.T., Nikitin A.I., Pavlov A.N., Popik A.Yu., Romashko R.V., Subbotin E.P. Photonic methods and technologies for monitoring the ocean and atmosphere. Quantum Electronics, 2020, vol. 50, no. 5, pp. 475–488. DOI: 10.1070/QEL17222Хазанов Е.А. Нелинейное сжатие сверхмощных лазерных импульсов: компрессия после компрессора / Е.А. Хазанов, С.Ю. Миронов, Ж. Муру // Успехи физических наук. – 2019. – Т. 189. – № 11. – С. 1173–1200. DOI: 10.3367/UFNr.2019.05.038564Khazanov E.A., Mironov S.Y., Mourou G.A. Nonlinear compression of high-power laser pulses: compression after compressor approach. Uspekhi fizicheskih nauk [Physics-Uspekhi], 2019, vol. 62, no. 11, pp. 1096– 1124 (in Russian). DOI: 10.3367/ufne.2019.05.038564Хазанов Е.А. Повышение временного контраста и мощности фемтосекундных лазерных импульсов с помощью оптического клина с кубической нелинейностью / Е.А. Хазанов // Квантовая электроника. – 2021. – Т. 51. – № 5. – С. 433–436. DOI: 10.1070/QEL17551Khazanov E.A. Enhancing the time contrast and power of femtosecond laser pulses by an optical wedge with cubic nonlinearity. Kvantovaya elektronika [Quantum Electronics], 2021, vol. 51, no. 5, pp. 433‒436 (in russian). DOI: 10.1070/QEL17551Goldberg L. High-power, near-diffraction-limited large-area traveling-wave semiconductor amplifiers / L.Goldberg, D. Mehuys, M.R. Surette, D.C. Hall // IEEE Journal of Quantum Electronics, 1993, vol. 29, no. 6, pp. 2028‒2043. DOI: 10.1109/3.234466Goldberg L., Mehuys D., Surette M.R., Hall D.C. High-power, near-diffraction-limited large-area travelingwave semiconductor amplifiers. IEEE Journal of Quantum Electronics, 1993, vol. 29, no. 6, pp. 2028‒2043. DOI: 10.1109/3.234466Webb B. Divided-pulse amplification to the joule level / B. Webb, A. Azim, N. Bodnar, M. Chini, L. Shah, L. Richardson // Optics Letters, 2016, vol. 41, no. 13, pp. 3106‒3109. DOI: 10.1364/OL.41.003106Webb B., Azim A., Bodnar N., Chini M., Shah L., Richardson M. Divided-pulse amplification to the joule level. Optics Letters, 2016, vol. 41, no. 13, pp. 3106‒3109. DOI: 10.1364/OL.41.003106Sprangle P. Incoherent Combining and Atmospheric Propagation of High-Power Fiber Lasers for Directed-Energy Applications / P. Sprangle, A. Ting, J. Penano, R. Fischer, B. Hafizi // IEEE Journal of Quantum Electronics, 2009, vol. 45, no. 2, pp. 138–148. DOI: 10.1109/JQE.2008.2002501Sprangle P., Ting A., Penano J., Fischer R., Hafizi B. Incoherent Combining and Atmospheric Propagation of High-Power Fiber Lasers for Directed-Energy Applications. IEEE Journal of Quantum Electronics, 2009, vol. 45, no. 2, pp. 138–148. DOI: 10.1109/JQE.2008.2002501Трикшев А.И. Фазировка двух усилительных каналов при когерентном сложении лазерных пучков суммарной мощностью 60 Вт / А.И. Трикшев, Ю.Н. Пырков, В.Б. Цветков // Квантовая электроника. – 2017. – Т. 47. – № 11. – С. 1045‒1048. DOI: 10.1070/QEL16433Trikshev A.I., Pyrkov Y.N., Tsvetkov V.B. Phasing of two amplifier channels for the coherent combining of laser beams with a total power of 60 W. Kvantovaya elektronika [Quantum Electronics], 2017, vol. 47, no. 11, pp. 1045–1048. DOI: 10.1070/QEL16433Brignon A. Coherent laser beam combining. Weinheim: Wiley-VCH, 2013, 509 p.Brignon A. Coherent laser beam combining. Weinheim: Wiley-VCH, 2013, 509 p.Алексеев В.А. Повышение пиковой мощности источника импульсного лазерного излучения с применением оптических линий задержки / В.А. Алексеев, А.С. Перминов, С.И. Юран // Оптический журнал. – 2018. – Т. 85. – № 12. – С. 8‒14. DOI: 10.17586/1023-5086-2018-85-12-08-14Alekseev V.A., Perminov A.S., Yuran S.I. Increasing the peak power of a pulsed laser source using optical delay lines. J. Opt. Technol., 2018, vol. 85, no. 12, pp. 746–751. DOI: 10.1364/JOT.85.000746Алексеев В.А. Повышение пиковой мощности импульсного источника лазерного излучения с применением кольцевой волоконной линии задержки / В.А. Алексеев, М.Р. Зарипов, А.С. Перминов [и др.] // Приборы и методы измерений. – 2019. – Т. 10. – № 2. – С. 151–159. DOI: 10.21122/2220-9506-2019-10-2-151-159Alekseev V.A., Zaripov M.R., Perminov A.S., Sitnikova E.A., Usol’tsev V.P., Yuran S.I. Increasing of Pulsed Laser Source Peak Power by Use of Ring FiberOptic Delay Line. Devices and Methods of Measurements, 2019, vol. 10, no. 2, pp. 151‒159 (In Russian). DOI: 10.21122/2220-9506-2019-10-2-151-159

The authors declare that there are no conflicts of interest present.