新型相干光束合成技術是基于微透鏡陣列形成的
高功率激光器在科學和工業上有許多應用,但進一步提高激光平均功率有諸多限制因素,比如非線性效應或拉曼散射等,都會阻礙激光平均功率的進一步提高。相干合成技術(CBC)是激光平均功率和脈沖能量進一步提高最有前景的方法。其基本原理如圖一所示,簡單來講,相干合成技術可以看作是一個帶有多個并行放大器的干涉儀。在系統中種子源的激光被分成多束并送入干涉儀的不同光學臂,在每個臂中,都有一個放大器,這樣分開的激光就被放大最終再組合成單個輸出光束。
對超快激光來說,一些微小的擾動會使得脈沖之間產生相位差,從而大大降低合成效率,所以需要主動補償相位差的技術,比如直接檢測技術可以使用HC探測器,間接檢測技術包括單探測器電子頻率標記技術(LOCSET)和隨機平行梯度下降技術(SPGD)等,補償可以利用安裝在壓電陶瓷上的反射鏡,光纖拉伸器或空間光調制實現。現有的相干合成方法主要有兩大類,分別是平鋪孔徑和填充孔徑,幾何結構如圖2所示。對于平鋪孔徑法,光束并排排列在近場區域,在遠場實現組合,但是該結構理論組合高只能達到76%。在填充孔徑系統中,光束通過組合元件(如部分反射鏡、偏振相關分束器或分段光束反射鏡)在近場和遠場都可以實現相干合成,因此可以有90%以上的合成效率。
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