Многоканальные твердотельные лазерные системы с когерентным сложением пучков излучения

Одним из наиболее перспективных путей создания лазеров с высокой мощностью (как в среднем по времени, так и в пике импульсов) является когерентное сложение пучков многоканальных лазерных систем. Когерентное сложение излучения N усиливающих лазерных каналов позволяет увеличивать мощность в пучке с малой расходимостью пропорционально числу каналов (при этом приосевая интенсивность суммарного оптического пучка нарастает как N2). С использованием когерентного сложения в последние годы были построены твердотельные лазерные системы со средней по времени мощностью более 100 кВт в пучке высокого качества — наиболее мощные из существующих в мире твердотельных систем. В результате исследований механизмов изменения показателя преломления лазерных кристаллов и стекол О. Л. Антиповым с сотрудниками был реализован новый метод когерентного сложения волоконных лазерных систем. В его основе лежит эффект изменения показателя преломления в алюмосиликатных или фосфоросиликатных световодах, активированных ионами Yb3 , Tm3 , Nd3 (используются в качестве активной среды волоконных лазеров) под действием резонансной волны накачки или насыщения (снимающей инверсную населенность). Реализовано когерентное сложение излучения двух эрбиевых волоконных усилительных каналов, в которых функцию управляемого элемента выполняло дополнительное лазерное волокно, активированное ионами Yb3 . Управление показателем преломления иттербиевого волокна осуществлялось излучением накачивающего сигнала (на длине волны 980 нм) и сигнала насыщения (на длине волны 1064 нм). Использование алгоритма амплитудной модуляции управляющего сигнала и синхронного детектирования в цепи обратной связи обеспечивало высокое быстродействие, что позволило компенсировать шумы в полосе более 10 кГц и привело к когерентному сложению излучения двух волоконных усилителей с эффективностью примерно 95%. Предложенный метод резонансно-оптического управления обеспечивает более низкий уровень шума и большее быстродействие (по сравнению с методом механических деформаций волокна), а в отличие от электрооптического управления позволяет создавать полностью волоконную лазерную систему.