Исследование сложения лазерных пучков в кольцевой волоконно-оптической линии задержки

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.

1. Агеев 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/QEL16438

2. Кульчин 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/QEL17222

3. Хазанов 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.2019.05.038564

4. Хазанов 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/QEL17551

5. Goldberg 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: 10.1109/3.234466

6. Webb 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.41.003106

7. Sprangle 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.2008.2002501

8. Трикшев 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/QEL16433

9. Brignon A. Coherent laser beam combining. Weinheim: Wiley-VCH, 2013, 509 p.

10. 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: 10.17586/1023-5086-2018-85-12-08-14

11. Алексеев 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: 10.21122/2220-9506-2019-10-2-151-159