[go: up one dir, main page]

RU2720263C1 - Method of internal feedback loop arrangement for phase synchronization of fibre lasers grid in systems of coherent addition of beams and device for implementation thereof - Google Patents

Method of internal feedback loop arrangement for phase synchronization of fibre lasers grid in systems of coherent addition of beams and device for implementation thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2720263C1
RU2720263C1 RU2017112194A RU2017112194A RU2720263C1 RU 2720263 C1 RU2720263 C1 RU 2720263C1 RU 2017112194 A RU2017112194 A RU 2017112194A RU 2017112194 A RU2017112194 A RU 2017112194A RU 2720263 C1 RU2720263 C1 RU 2720263C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
beams
phase
photodetector
fiber
gaussian
Prior art date
Application number
RU2017112194A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Викторович Колосов
Михаил Ефимович Левицкий
Галина Владимировна Симонова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук
Закрытое акционерное общество "Научно-внедренческое предприятие "Топаз"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук, Закрытое акционерное общество "Научно-внедренческое предприятие "Топаз" filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук
Priority to RU2017112194A priority Critical patent/RU2720263C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2720263C1 publication Critical patent/RU2720263C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06Construction or shape of active medium
    • H01S3/063Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067Fibre lasers
    • H01S3/06704Housings; Packages
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/13Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
    • H01S3/1305Feedback control systems
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/23Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
    • H01S3/2383Parallel arrangements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

FIELD: physics.SUBSTANCE: invention relates to laser equipment. Method of internal feedback loop for phase synchronization of fibre lasers in systems of coherent addition of beams is realized by device containing narrow-band laser, generating coherent, linearly polarized Gaussian beam, fibre splitter dividing radiation into N channels associated with N optical phase-shifting elements which control the phase of the optical wave, depending on the value of the applied control voltage, N fibre amplifiers having fibre output into free space. N fibre outputs form equidistant array of divergent beams with Gaussian intensity distribution, each of which consists of central maximum, containing ~ 92 % power and peripheral part, having N collimating lenses output, forming synthesized aperture consisting of clusters, each of which comprises central collimating lens and 6 peripheral collimating lenses assembled into hexagonal grid, which form in each channel flat wave front and direct radiation of all channels in parallel to each other. Small fractions of peripheral parts of Gaussian beams are intercepted after collimation by parabolic axial mirrors located behind plane of input pupil of each three of adjacent collimating lenses located in tops of triangle, one of which is located on optical axis of central collimating lens. Reflected from each parabolic mirror fraction of peripheral parts of radiation of neighbouring Gaussian beams, passing through the hole in the centre of three collimating lenses, are focused in plane of small diaphragm of photodetector, where their interference takes place. Signal from the photodetector is transmitted to the control controller, which generates iterative stresses in accordance with the stochastic parallel gradient descent method to control the corresponding phase-shifting cells, while maintaining the maximum attainable signal amplitude from the photodetector, which corresponds to phase synchronization of the laser beams.EFFECT: technical result consists in provision of possibility to obtain high power density in systems of coherent addition of beams.9 cl, 2 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано в многоканальных системах когерентного сложения лазерных пучков с целью организации внутреннего контура обратной связи для фазовой синхронизации лазерных пучков. Изобретение может найти применение в различных областях техники, где требуется использование лазерного излучения с высокой плотностью мощности излучения, для задач беспроводной оптической связи, в медицине, в военно-промышленной области, при дистанционном зондировании и обработке материалов.The invention relates to laser technology and can be used in multichannel systems of coherent addition of laser beams in order to organize an internal feedback loop for phase synchronization of laser beams. The invention can find application in various fields of technology where the use of laser radiation with a high radiation power density is required, for the tasks of wireless optical communication, in medicine, in the military-industrial field, with remote sensing and processing of materials.

Уровень техникиState of the art

Для создания мощных лазеров используют спектральный (Dennis Lowenthal and Andrew Brown, Aculight Corporation, NASA Tech Briefs, Jan 2006) и когерентный методы сложения лазерных пучков (Пырков Ю.Н., Трикшев А.И., Цветков В.Б. "Фазировка нескольких усилительных каналов при когерентном сложении лазерных пучков", Квант, электрон., 2012), которые позволяют увеличить мощность излучения лазерной системы в N раз, а интенсивность излучения в дальней зоне в N2 раз, где N - число лазерных каналов. Оба метода демонстрируют сравнимые показатели по эффективности при сложении относительно маломощных лазерных пучков. При использовании мощных лазерных пучков дифракционной расходимости наиболее перспективным является метод параллельного когерентного сложения N лазерных пучков образованных многоканальной системой с синтезированной апертурой. Однако и в таких системах ухудшение качества результирующего излучения может быть связано как с деполяризацией излучения каналов, неполным заполнением результирующей апертуры излучением складываемых каналов, так и с искажениями волнового фронта из-за ошибки в подстройке фазы разных каналов, что является наиболее критичным параметром, требующим первоочередной стабилизации. В таких системах необходимо организовать контур обратной связи управления сдвигом фазы.To create high-power lasers, spectral (Dennis Lowenthal and Andrew Brown, Aculight Corporation, NASA Tech Briefs, Jan 2006) and coherent methods of addition of laser beams (Pyrkov Yu.N., Trikshev AI, Tsvetkov VB "Phase of several amplification channels in the coherent addition of laser beams ", Quantum, electron., 2012), which allow to increase the radiation power of the laser system by N times, and the radiation intensity in the far zone by N 2 times, where N is the number of laser channels. Both methods demonstrate comparable performance indicators when adding relatively low-power laser beams. When using powerful laser beams of diffraction divergence, the most promising is the method of parallel coherent addition of N laser beams formed by a multichannel system with a synthesized aperture. However, in such systems, the deterioration in the quality of the resulting radiation can be associated with both depolarization of the channel radiation, incomplete filling of the resulting aperture with the radiation of the added channels, and wavefront distortions due to an error in the phase adjustment of different channels, which is the most critical parameter requiring priority stabilization. In such systems, it is necessary to arrange a phase shift control feedback loop.

Известны способы когерентного сложения лазерных пучков, например способ (Yanxing Ma, Pu Zhou, Xiaolin Wang et al., "Coherent beam combination with single frequency dithering technique", Optics letters 35, 9 (2010), 1308-1310), основанный на определении и поочередной компенсации относительной разности фаз в каждом канале.Known methods for coherently adding laser beams, for example, the method (Yanxing Ma, Pu Zhou, Xiaolin Wang et al., "Coherent beam combination with single frequency dithering technique", Optics letters 35, 9 (2010), 1308-1310), based on the definition and alternately compensating for the relative phase difference in each channel.

Аналогом предлагаемого изобретения является способ (Пырков Ю.Н., Цветков В.Б., Курков А.С., Трикшев А.И. "Способ когерентного сложения лазерных пучков с синхронным детектированием и устройство для когерентного сложения лазерных пучков с синхронным детектированием" патент РФ на изобретение №2488862), основанный на определении разности фаз излучения в каждом рабочем канале относительно излучения опорного канала. Недостатком таких схем является необходимость установки синхронного фазового детектора в каждый рабочий канал, что снижает помехоустойчивость системы, сильно усложняет конструкцию, повышает стоимость и массово-габаритные параметры системы.An analogue of the present invention is a method (Pyrkov Yu.N., Tsvetkov VB, Kurkov A.S., Trikshev A.I. "Method for coherent addition of laser beams with synchronous detection and a device for coherent addition of laser beams with synchronous detection" patent RF invention No. 2488862), based on the determination of the phase difference of the radiation in each working channel relative to the radiation of the reference channel. The disadvantage of these schemes is the need to install a synchronous phase detector in each working channel, which reduces the noise immunity of the system, greatly complicates the design, increases the cost and mass-dimensional parameters of the system.

Существуют схемы (Волков М.В., Гаранин С.Г., Долгополов Ю.В. И др. "Способ когерентного сложения лазерного излучения в многоканальных непрерывных лазерах", патент РФ на изобретение №2582300; Ling Liu, Mikhail A. Vorontsov, "Phase-Locking of Tiled Fiber Array using SPGD controller", Proc. of SPIE 58650P, 2005), в которых излучение выводится из оптоволокна с помощью коллиматоров, собранных в гексагональном порядке в один модуль, а часть излучения на выходе системы отводится при помощи светоделительной пластины и фокусируется линзой на фотодиод через диафрагму, размер которой меньше ширины полосы интерференционной картины, образующейся в плоскости приемной площадки фотодиода. Управление фазами в каналах происходит путем итерационной подачи управляющих напряжений на фазовые модуляторы, согласно методу стохастического градиентного спуска. Недостатками данных схемных решений является необходимость получения ограниченного контрольного пучка с использованием сигнала, отраженного от внешней удаленной мишени или введение в световые пучки после коллиматоров светоделительной пластины, существенно увеличивающей габариты системы и вносящей искажения в волновые фронты проходящих через нее световых пучков, а также потеря части энергии при отражении от светоделительной пластины.There are schemes (Volkov M.V., Garanin S.G., Dolgopolov Yu.V. et al. "Method for the coherent addition of laser radiation in multichannel cw lasers", RF patent for invention No. 2582300; Ling Liu, Mikhail A. Vorontsov, "Phase-Locking of Tiled Fiber Array using SPGD controller", Proc. Of SPIE 58650P, 2005), in which the radiation is extracted from the optical fiber using collimators assembled in a hexagonal order into one module, and part of the radiation at the system output is allocated using a beam splitter plate and the lens focuses on the photodiode through a diaphragm whose size is less than the bandwidth of erferentsionnoy pattern formed in the plane of the receiving photodiode area. The phase control in the channels is carried out by iteratively supplying control voltages to the phase modulators according to the stochastic gradient descent method. The disadvantages of these circuit solutions are the need to obtain a limited control beam using a signal reflected from an external remote target or to introduce a beam splitter plate into the light beams after the collimators, which significantly increases the dimensions of the system and introduces distortions into the wave fronts of the light beams passing through it, as well as the loss of a part of the energy when reflected from a beam splitter plate.

Наиболее близким к заявленному способу является схема, описанная в работе (М.A. Vorontsov, S.L. Lachinova L.A. Beresnev, Т. Weyrauch "Obscuration-free pupil-plane phase locking of a coherent array of fiber collimators" JOSA Vol. 27, No. 11, A106-A121. 2010), в которой для функционирования контура обратной связи управления сдвигом фазы используется небольшая часть лазерного излучения, формируемого периферийной частью гауссового пучка, в которой содержится около 10% от общей энергии пучка. Разделенное на каналы излучение волоконного лазера направляется на фазовые модуляторы, после прохождения которых, все каналы выставляют параллельно друг другу, при этом в каждом из них формируется плоский волновой фронт с помощью коллимирующей линзы круглой формы. Коллимирующие линзы образуют синтезированную апертуру, состоящую из кластеров, каждый из которых содержит центральную коллимирующую линзу и 6 периферийных коллимирующих линз, собранных в гексагональную решетку. Фазовая синхронизация пучков обеспечивается с помощью внутреннего контура обратной связи, использующего периферийные части расходящихся гауссовых пучков, перехваченных перед плоскостью расположения коллимирующих линз. В качестве устройства организации внутреннего контура обратной связи используются сегменты внеосевых параболических зеркал либо зеркальный дифракционный элемент перехватывающие малую долю от периферийной части гауссового пучка и фокусирующие ее в плоскость диафрагмы с фотоприемником. При этом в плоскости диафрагмы образуется интерференционная картина от трех соседних каналов, расположенных в вершинах треугольника, одна из которых расположена на оптической оси центральной коллимирующей линзы. Величина максимума интенсивности интерференционной картины зависит от относительной разности фаз Δϕ интерферирующих световых пучков и достигает своего экстремума при Δϕ=n⋅2π, где n=1, 2, … . Фотоприемник регистрирует интенсивность интерференционной картины и формирует сигнал на входе многоканального контроллера, который подает итерационные напряжения на фазосдвигающие элементы согласно методу стохастического параллельного градиента до тех пор, пока входной сигнал не достигнет максимальной амплитуды, формируя контур обратной связи. Настройка на пик интенсивности интерференционного максимума осуществляется перемещением диафрагмы с фотоприемником. Организованный таким способом внутренний контур обратной связи, использующий интерференцию периферийных гауссовых пучков, позволяет получить ограниченный контрольный пучок без использования сигнала, отраженного от внешней удаленной мишени или громоздкого светоделителя, вносящего искажения в сформированные волновые фронты.Closest to the claimed method is the scheme described in (M.A. Vorontsov, SL Lachinova LA Beresnev, T. Weyrauch "Obscuration-free pupil-plane phase locking of a coherent array of fiber collimators" JOSA Vol. 27, No. 11, A106-A121. 2010), in which a small portion of the laser radiation generated by the peripheral part of the Gaussian beam, which contains about 10% of the total beam energy, is used to operate the phase shift feedback loop. The fiber laser radiation divided into channels is directed to phase modulators, after which all the channels are exposed parallel to each other, and in each of them a flat wavefront is formed using a round-shaped collimating lens. Collimating lenses form a synthesized aperture consisting of clusters, each of which contains a central collimating lens and 6 peripheral collimating lenses assembled in a hexagonal lattice. Phase synchronization of the beams is ensured by an internal feedback loop using the peripheral parts of diverging Gaussian beams intercepted in front of the collimating lens location plane. Segments of off-axis parabolic mirrors or a mirror diffraction element intercepting a small fraction of the peripheral part of the Gaussian beam and focusing it in the plane of the diaphragm with a photodetector are used as a device for organizing the internal feedback loop. In this case, an interference pattern is formed in the plane of the diaphragm from three neighboring channels located at the vertices of the triangle, one of which is located on the optical axis of the central collimating lens. The maximum intensity intensity of the interference pattern depends on the relative phase difference Δϕ of the interfering light beams and reaches its extremum at Δϕ = n⋅2π, where n = 1, 2, .... The photodetector detects the intensity of the interference pattern and generates a signal at the input of a multi-channel controller, which supplies iterative voltages to the phase-shifting elements according to the stochastic parallel gradient method until the input signal reaches its maximum amplitude, forming a feedback loop. The peak intensity of the interference maximum is adjusted by moving the diaphragm with the photodetector. Organized in this way, the internal feedback loop, using the interference of peripheral Gaussian beams, allows you to get a limited reference beam without using a signal reflected from an external remote target or a bulky beam splitter that introduces distortions into the generated wave fronts.

Существенным недостатком данного способа является необходимость фокусировки в плоскости приемника периферийных частей расходящихся гауссовых пучков, что вызывает аберрационные искажения волнового фронта и, как следствие, размытие интерференционной картины и снижение ее контраста. Это приводит к увеличению ошибки определения величины фазового рассогласования и снижению эффективности работы контура обратной связи, что в свою очередь приводит к уменьшению достижимой интенсивности центрального максимума дальнепольного распределения интенсивности.A significant disadvantage of this method is the need for focusing in the receiver plane of the peripheral parts of diverging Gaussian beams, which causes aberration distortions of the wavefront and, as a result, blurring the interference pattern and reducing its contrast. This leads to an increase in the error in determining the magnitude of the phase mismatch and a decrease in the efficiency of the feedback loop, which in turn leads to a decrease in the achievable intensity of the central maximum of the far-field intensity distribution.

В свою очередь, реализация данного способа требует размещения в расходящихся пучках отражающего оптического элемента, состоящего из трех сегментов внеосевого параболического зеркала, которые очень сложно юстировать, при этом неизбежно возникают аберрационные искажения волнового фронта в результате того, что параболическое зеркало работает не в параллельном пучке, а в расходящемся, и это приводит к снижению контраста интерференционной картины.In turn, the implementation of this method requires the placement of a reflecting optical element in diverging beams, consisting of three segments of an off-axis parabolic mirror, which are very difficult to align, while inevitably there are aberration distortions of the wavefront due to the fact that the parabolic mirror does not work in a parallel beam, but diverging, and this leads to a decrease in the contrast of the interference pattern.

При этом вследствие расположения перехватывающего периферийные части гауссовых пучков зеркального элемента перед плоскостью расположения коллимирующих линз, возникает еще одна проблема, связанная с необходимостью формирования в плоскости приемника интерференционной картины с шириной полосы

Figure 00000001
где Δх - ширина итерференционной полосы в опыте Юнга, Я - длина волны излучения, L - расстояние от источника оптического пучка до плоскости наблюдения интерференционной картины, d - расстояние между центрами двух оптических пучков, dТД - диаметр диафрагмы, что является необходимым условием формирования сигнала обратной связи для управления согласно методу стохастического градиентного спуска. В случае интерференции трех пучков, интерференционная картина представляет собой структуру световых пятен с размером пятна, равным Δх. В практически реализованных системах когерентного сложения пучков волоконных лазеров, фокусное расстояние коллимирующих линз
Figure 00000002
лишь в несколько раз превышает дистанцию между центрами пучков d (в прототипе
Figure 00000003
что ограничивает при разумных с точки зрения конструктивных параметров размерах системы, ширину интерференционной полосы условием Δх≤10λ, и накладывает серьезные ограничения на размеры диафрагмы и, соответственно, ограничивает мощность регистрируемого фотодиодом сигнала. Чувствительность современных фотоприемников, работающих в ближнем (800-1700 нм) ИК диапазоне составляет ~ 0,5 А/Вт, а темновой ток ~ 1 нА. Таким образом, падающая на фотоприемник мощность излучения должна составлять десятки - сотни нановатт. В связи с этим, возможность увеличения ширины интерференционной полосы, а, следовательно, и допустимого диаметра диафрагмы dТД, ограничивающей мощность падающего излучения, является важным фактором, обеспечивающим эффективность работы контура обратной связи.In this case, due to the location of the mirror element intercepting the peripheral parts of the Gaussian beams in front of the collimating lens location plane, another problem arises related to the need to form an interference pattern with a strip width in the receiver plane
Figure 00000001
where Δх is the width of the interference fringe in Jung's experiment, I is the radiation wavelength, L is the distance from the source of the optical beam to the observation plane of the interference pattern, d is the distance between the centers of two optical beams, d TD is the diameter of the diaphragm, which is a necessary condition for signal formation feedback for control according to the stochastic gradient descent method. In the case of interference of three beams, the interference pattern is the structure of light spots with a spot size equal to Δx. In practically implemented systems of coherent addition of fiber laser beams, the focal length of collimating lenses
Figure 00000002
only several times greater than the distance between the centers of the beams d (in the prototype
Figure 00000003
which limits the size of the system, which is reasonable from the point of view of design parameters, the width of the interference band by the condition Δx≤10λ, and severely limits the aperture size and, accordingly, limits the power of the signal recorded by the photodiode. The sensitivity of modern photodetectors operating in the near (800-1700 nm) IR range is ~ 0.5 A / W, and the dark current is ~ 1 nA. Thus, the radiation power incident on the photodetector should be tens to hundreds of nanowatts. In this regard, the possibility of increasing the width of the interference strip, and, consequently, the allowable diameter of the diaphragm d TD , limiting the power of the incident radiation, is an important factor that ensures the efficiency of the feedback loop.

Сведения, раскрывающие сущность изобретенияSummary of the invention

Цель изобретения заключается в создании способа и устройства организации внутреннего контура обратной связи для фазовой синхронизации решетки волоконных лазеров, позволяющих увеличить контраст интерференционной картины, увеличить достижимую ширину интерференционной полосы, уменьшить величину ошибки фазового рассогласования, необходимые для повышения эффективности работы контура обратной связи, и получить высокую плотность мощности в системах когерентного сложения пучков.The purpose of the invention is to create a method and apparatus for organizing an internal feedback loop for phase synchronization of an array of fiber lasers, which allows to increase the contrast of the interference pattern, to increase the achievable width of the interference band, to reduce the error value of the phase mismatch necessary to increase the efficiency of the feedback loop, and to obtain power density in systems of coherent beam addition.

Поставленная цель достигается тем, что предложенный способ и устройство организации внутреннего контура обратной связи, как и прототип, включают в себя разделенное на каналы лазерное излучение, направленное на фазовые модуляторы. После прохождения фазовых модуляторов все каналы усиливают и выставляют параллельно друг другу, при этом в каждом канале формируется плоский волновой фронт с помощью коллимирующих линз. Коллимирующие линзы образуют синтезированную апертуру, состоящую из кластеров, каждый из которых содержит центральную коллимирующую линзу и 6 периферийных коллимирующих линз, собранных в гексагональную решетку. Фазовая синхронизация пучков обеспечивается с помощью внутреннего контура обратной связи, использующего периферийные части гауссовых пучков. В отличие от прототипа перехват периферийных частей гауссовых пучков осуществляется после коллимации лазерного излучения параболическим осевым зеркалом, расположенным за плоскостью входного зрачка коллиматора, и осевая точка которого располагается на пересечении медиан равностороннего треугольника, вершины которого лежат на осях тройки соседних коллимирующих линз, одна из которых является центральной коллимирующей линзой для данного кластера. Диаметр параболического зеркала выбирается таким образом, чтобы предотвратить виньетирование части гауссового пучка, содержащей 92% мощности. Отразившаяся от параболического зеркала часть многоканального излучения фокусируется через отверстие в геометрическом центре каждой тройки коллимирующих линз на диафрагму с фотоприемником для регистрации максимума интенсивности интерференционной картины, возникающей при сложении волновых фронтов от трех соседних каналов. В отличие от прототипа в качестве коллимирующих используются линзы гексагональной формы, перехватывающие ~ 96% мощности гауссова пучка лазерного излучения и склеенные между собой в гексагональном порядке в общий модуль.This goal is achieved in that the proposed method and device for organizing the internal feedback loop, as well as the prototype, include laser radiation divided into channels directed to phase modulators. After passing through the phase modulators, all channels are amplified and aligned parallel to each other, while a flat wavefront is formed in each channel using collimating lenses. Collimating lenses form a synthesized aperture consisting of clusters, each of which contains a central collimating lens and 6 peripheral collimating lenses assembled in a hexagonal lattice. The phase synchronization of the beams is ensured by an internal feedback loop using the peripheral parts of the Gaussian beams. In contrast to the prototype, the peripheral parts of the Gaussian beams are intercepted after the laser radiation is collimated by a parabolic axial mirror located behind the plane of the entrance pupil of the collimator, and the axial point of which is located at the intersection of the medians of an equilateral triangle, the vertices of which lie on the axes of three neighboring collimating lenses, one of which is the central collimating lens for this cluster. The diameter of the parabolic mirror is chosen in such a way as to prevent the vignetting of the part of the Gaussian beam containing 92% of the power. The part of the multichannel radiation reflected from the parabolic mirror is focused through the hole in the geometric center of each triple of collimating lenses onto the diaphragm with a photodetector to record the maximum intensity of the interference pattern arising from the addition of wave fronts from three neighboring channels. In contrast to the prototype, hexagonal lenses are used as collimating, intercepting ~ 96% of the power of a Gaussian laser beam and glued together in a hexagonal order into a common module.

Преимущества предложенного способа заключаются в том, что перехват и фокусировка в плоскость диафрагмы с фотоприемником периферийных участков гауссовых пучков, осуществляется после их коллимации, что позволяет:The advantages of the proposed method are that the interception and focusing in the plane of the diaphragm with the photodetector of the peripheral sections of the Gaussian beams is carried out after their collimation, which allows:

1) минимизировать аберрационные искажения волновых фронтов, предотвращая размытие интерференционной картины и повышая ее контраст;1) minimize the aberration distortions of wave fronts, preventing blurring of the interference pattern and increasing its contrast;

2) уменьшить величину ошибки фазового рассогласования и повысить эффективность контура обратной связи, что приводит к увеличению достижимой интенсивности центрального максимума дальнепольного распределения интенсивности. Преимущества предложенного устройства заключаются в том, что использование осевого параболического зеркала при организации внутреннего контура обратной связи для фазовой синхронизации в системах когерентного сложения пучков волоконных лазеров позволяет:2) reduce the error value of the phase mismatch and increase the efficiency of the feedback loop, which leads to an increase in the achievable intensity of the central maximum of the far-field intensity distribution. The advantages of the proposed device are that the use of an axial parabolic mirror when organizing the internal feedback loop for phase synchronization in systems of coherent addition of fiber laser beams allows you to:

1) упростить юстировку;1) to simplify the adjustment;

2) увеличить достижимое значение ширины интерференционной картины ~ в (три) Dпол/Dзер раза по сравнению с прототипом при сохранении тех же конструктивных (геометрических) параметров;2) increase the achievable value of the width of the interference pattern ~ (three) D floor / D z times compared to the prototype while maintaining the same structural (geometric) parameters;

3) задавать значение ширины полосы интерференционной картины в соответствии с выбранным размером точечной диафрагмы путем выбора фокусного расстояния параболического зеркала;3) set the bandwidth of the interference pattern in accordance with the selected size of the point aperture by selecting the focal length of the parabolic mirror;

4) упростить подстройку интерференционных полос в плоскости фотодиода без перемещения диафрагмы с фотодиодом, а смещением параболического зеркала вдоль его оптической оси и управлением его наклонами.4) to simplify the adjustment of interference fringes in the plane of the photodiode without moving the diaphragm with the photodiode, and by displacing the parabolic mirror along its optical axis and controlling its tilts.

Гексагональная форма коллимирующих линз позволяет осуществить более плотное заполнение синтезированной апертуры излучением складываемых каналов и тем самым повысить достижимую плотность мощности в системе когерентного сложения пучков.The hexagonal shape of collimating lenses allows denser filling of the synthesized aperture with the radiation of folding channels and thereby increase the achievable power density in the system of coherent beam addition.

Новым для способа является: фокусировка в плоскости фотоприемника периферийных частей гауссовых пучков после их коллимации, что приводит к устранению аберраций волнового фронта, устранению размытия и повышению контраста интерференционной картины и увеличению ширины интерференционной полосы.New for the method is: focusing in the plane of the photodetector of the peripheral parts of the Gaussian beams after their collimation, which eliminates the wavefront aberrations, eliminates blurring and increases the contrast of the interference pattern and increases the width of the interference strip.

Новым для устройства является:New for the device is:

- использование коллимирующих линз гексагональной формы, склеенных между собой в гексагональном порядке, что приводит к более полному заполнению синтезированной апертуры лазерным излучением и, вследствие этого, повышению достижимой плотности мощности в системе когерентного сложения пучков;- the use of collimating hexagonal lenses glued together in a hexagonal order, which leads to a more complete filling of the synthesized aperture with laser radiation and, as a result, an increase in the achievable power density in the system of coherent beam addition;

- для перехвата и фокусировки в плоскости фотоприемника периферийных частей гауссовых пучков используется осевое параболическое зеркало, расположенное за плоскостью входного зрачка коллимирующих линз, и осевая точка которого располагается на пересечении медиан равностороннего треугольника, вершины которого лежат на осях тройки соседних коллимирующих линз, одна из которых является центральной коллимирующей линзой для данного кластера;- to intercept and focus the peripheral parts of the Gaussian beams in the plane of the photodetector, an axial parabolic mirror is used, located behind the plane of the entrance pupil of the collimating lenses, and the axial point of which is located at the intersection of the medians of an equilateral triangle, the vertices of which lie on the axes of the three neighboring collimating lenses, one of which is a central collimating lens for a given cluster;

- диаметр параболического зеркала выбирается таким образом, чтобы предотвратить виньетирование части гауссового пучка, содержащей 92% мощности;- the diameter of the parabolic mirror is chosen in such a way as to prevent the vignetting of the part of the Gaussian beam containing 92% of the power;

- в геометрическом центре каждой тройки коллимирующих линз расположено отверстие для предотвращения виньетирования и перефокусировки отразившегося от параболического зеркала излучения.- a hole is located in the geometric center of each triple of collimating lenses to prevent vignetting and refocusing of radiation reflected from the parabolic mirror.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг. 1 изображена оптическая схема устройства организации внутреннего контура обратной связи управления сдвигом фазы в системах когерентного сложения пучков волоконных лазеров (для простоты изображены только три соседних канала), содержащая волоконный узкополосный лазер (1), волоконный разветвитель (2); фазосдвигающие ячейки (3); волоконные усилители (4); 3-апертурный коллиматор (5) с отверстием в центре; осевое параболическое зеркало (6); диафрагму (7), фотодиод (8) и контроллер (9).In FIG. 1 shows an optical diagram of a device for organizing an internal feedback loop for controlling a phase shift in systems of coherent addition of fiber laser beams (for simplicity, only three adjacent channels are shown), comprising a fiber narrow-band laser (1), a fiber splitter (2); phase shifting cells (3); fiber amplifiers (4); 3-aperture collimator (5) with a hole in the center; axial parabolic mirror (6); aperture (7), photodiode (8) and controller (9).

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Устройство работает следующим образом: лазерный пучок от источника излучения - волоконный узкополосный лазер (1) проходит через волоконный разветвитель (2), где происходит разделение излучения на N каналов. Для подстройки фазы излучение направляется на фазосдвигающие ячейки (3) после чего усиливается с помощью волоконных усилителей (4) и выводится из оптоволокна с помощью собранных в единый модуль плотно упакованных N-коллиматоров (5). Каждый коллиматор состоит из одиночной асферической линзы гексагональной формы. Коллиматоры установлены параллельно и направляют коллимированные пучки на мишень. Часть излучения (периферийная часть коллимированного гауссового пучка, содержащая около 4% мощности) отражается от предварительно настроенного осевого параболического зеркала (6), расположенного за плоскостью входного зрачка и осевая точка которого располагается на пересечении медиан равностороннего треугольника, вершины которого лежат на осях тройки соседних коллимирующих линз, одна из которых является центральной коллимирующей линзой для данного кластера. Отраженные от параболического зеркала периферийные пучки проходят через отверстие, расположенное на пересечении медиан равностороннего треугольника, вершины которого лежат на осях тройки соседних коллимирующих линз, одна из которых является центральной коллимирующей линзой, интерферируют в плоскости диафрагмы (7) и прошедшая через диафрагму мощность регистрируется фотодиодом (8). Сигналы от фотодиода подаются на контроллер (9), который управляет состоянием фазосдвигающих элементов согласно методу стохастического градиентного спуска. Предварительная настройка интерференционных полос в плоскости фотодетектора осуществляется смещением параболического зеркала вдоль его оптической оси и управлением его наклонами. Диаметр параболического зеркала (фиг. 2) рассчитывается по формуле [1] с целью исключения виньетирования направляемого на мишень основного пучка имеющего световой диаметр равный световому диаметру D0,89 гауссового пучка.The device operates as follows: a laser beam from a radiation source — a fiber narrow-band laser (1) passes through a fiber splitter (2), where radiation is divided into N channels. To adjust the phase, the radiation is directed to phase-shifting cells (3) and then amplified using fiber amplifiers (4) and removed from the optical fiber using densely packed N-collimators assembled into a single module (5). Each collimator consists of a single hexagonal aspherical lens. The collimators are installed in parallel and direct the collimated beams to the target. Part of the radiation (the peripheral part of the collimated Gaussian beam, containing about 4% of the power) is reflected from a pre-configured axial parabolic mirror (6) located behind the plane of the entrance pupil and whose axial point is located at the intersection of the medians of an equilateral triangle, the vertices of which lie on the axes of three neighboring collimating lenses, one of which is the central collimating lens for a given cluster. The peripheral beams reflected from the parabolic mirror pass through an aperture located at the intersection of the medians of an equilateral triangle, the vertices of which lie on the axes of three neighboring collimating lenses, one of which is the central collimating lens, interfere in the plane of the diaphragm (7) and the power transmitted through the diaphragm is detected by a photodiode ( 8). The signals from the photodiode are fed to the controller (9), which controls the state of the phase-shifting elements according to the method of stochastic gradient descent. Preliminary adjustment of interference fringes in the plane of the photodetector is carried out by shifting the parabolic mirror along its optical axis and controlling its tilts. The diameter of the parabolic mirror (Fig. 2) is calculated according to the formula [1] in order to exclude the vignetting of the main beam directed to the target having a light diameter equal to the light diameter D of 0.89 Gaussian beam.

Figure 00000004
Figure 00000004

где Dпол - полный световой диаметр коллимированного излучения, Dпол=2NA⋅ƒ'кол., где NA - числовая апертура оптоволокна,where D floor is the total light diameter of collimated radiation, D floor = 2NA⋅ƒ ' count. where NA is the numerical aperture of the optical fiber,

ƒ'кол - фокусное расстояние коллимирующей линзы; D0,89 - диаметр светового пучка с учетом коэффициента перехвата пучка коллиматорной линзой γ=1/0,89;ƒ ' count - focal length of a collimating lens; D 0.89 - the diameter of the light beam taking into account the coefficient of interception of the beam by a collimator lens γ = 1 / 0.89;

Figure 00000005
где ω0 - половина диаметра моды оптоволокна;
Figure 00000005
where ω 0 is half the diameter of the mode of the optical fiber;

Figure 00000006
Figure 00000006

Радиус кривизны параболического зеркала рассчитывается из учета двух условий. Во-первых, из условия прохождения отраженного от параболического зеркала светового пучка без виньетирования сквозь отверстие диаметром dотв, расположенного между тремя гранями соседних гексагональных линз (фиг. 2).The radius of curvature of a parabolic mirror is calculated from two conditions. First, from the condition of the reflected light from the parabolic mirror without vignetting of the beam through the aperture diameter d of holes disposed between the three faces of adjacent hexagonal lenses (FIG. 2).

Figure 00000007
Figure 00000007

Исходя из этого условия, фокус зеркала должен быть не менее величины:Based on this condition, the focus of the mirror should be no less than:

Figure 00000008
Figure 00000008

Во-вторых, с целью согласования ширины интерференционной полосы с размером диафрагмы согласно формуле [3]:Secondly, in order to match the width of the interference strip with the size of the diaphragm according to the formula [3]:

Figure 00000009
Figure 00000009

где, Δх - ширина интерференционной полосы, Dзер - диаметр зеркала.where, Δx is the width of the interference strip, Dser is the diameter of the mirror.

Приведенные формулы для расчета конструктивных параметров параболического зеркала (радиуса кривизны, диаметра) позволяют спроектировать схему устройства, состоящую из коммерчески доступных компонентов, с определенной детектируемой шириной интерференционной полосы, учитывая выбранную длину волны и конкретные характеристики используемого оптоволокна.The above formulas for calculating the design parameters of a parabolic mirror (radius of curvature, diameter) make it possible to design a device circuit consisting of commercially available components with a certain detectable interference bandwidth, taking into account the selected wavelength and specific characteristics of the optical fiber used.

Claims (14)

1. Способ организации внутреннего контура обратной связи для фазовой синхронизации решетки волоконных лазеров в системах когерентного сложения пучков, при котором излучение узкополосного лазера, генерирующего когерентный, линейно поляризованный гауссов пучок, делится на N каналов, содержащих в каждом канале оптический фазосдвигающий элемент, регулирующий фазу оптической волны в зависимости от величины приложенного управляющего напряжения, и усилитель, имеющий волоконный выход в свободное пространство, так что N волоконных выходов образуют эквидистантную решетку расходящихся пучков с гауссовым распределением интенсивности, каждое из которых состоит из центрального максимума, содержащего ~ 92% мощности и периферийной части, при этом малые доли периферийных частей соседних пучков перехватываются оптической системой и собираются в плоскости малой диафрагмы фотодетектора, отличающийся тем, что расходящиеся пучки коллимируются, формируя в каждом канале плоский волновой фронт с гауссовым распределением интенсивности, после чего малые доли периферийных частей соседних пучков перехватываются оптической системой так, что не происходит виньетирование их центральных максимумов, и фокусируются в плоскости малой диафрагмы фотодетектора, где происходит их интерференция, при этом сигнал от фотодетектора поступает на управляющий контроллер, формирующий согласно методу стохастического параллельного градиентного спуска итерационные напряжения для управления соответствующими фазосдвигающими ячейками, поддерживая максимально достижимое значение амплитуды сигнала от фотодетектора, что соответствует фазовой синхронизации лазерных пучков.1. A method of organizing an internal feedback loop for phase synchronization of a fiber laser array in coherent beam addition systems, in which the radiation of a narrow-band laser generating a coherent, linearly polarized Gaussian beam is divided into N channels containing an optical phase-shifting element in each channel that controls the phase of the optical waves depending on the magnitude of the applied control voltage, and an amplifier having a fiber output in free space, so that N fiber outputs They indicate an equidistant array of diverging beams with a Gaussian intensity distribution, each of which consists of a central maximum containing ~ 92% of power and the peripheral part, while small fractions of the peripheral parts of neighboring beams are intercepted by the optical system and assembled in the plane of the small aperture of the photodetector, characterized in that diverging beams collimate, forming a flat wave front in each channel with a Gaussian intensity distribution, after which small fractions of the peripheral parts of neighboring beams are intercepted by the optical system so that their central maxima do not vignet, and are focused in the plane of the small aperture of the photodetector, where they interfere, while the signal from the photodetector is fed to the control controller, which generates iterative stresses according to the stochastic parallel gradient descent method to control the corresponding phase-shifting cells, maintaining the maximum achievable value of the amplitude of the signal from the photodetector, which corresponds to phase howling laser beams. 2. Устройство организации внутреннего контура обратной связи для фазовой синхронизации решетки волоконных лазеров в системах когерентного сложения пучков, включающее узкополосный лазер, генерирующий когерентный линейно поляризованный гауссов пучок, волоконный разветвитель, делящий излучение на N каналов, связанных с N оптическими фазосдвигающими элементами, регулирующими фазу оптической волны в зависимости от величины приложенного управляющего напряжения, N волоконных усилителей, имеющих волоконный выход в свободное пространство, так что N волоконных выходов образуют эквидистантную решетку расходящихся пучков с гауссовым распределением интенсивности, каждое из которых состоит из центрального максимума, содержащего ~ 92% мощности и периферийной части, имеющих на выходе N коллимирующих линз, образующих синтезированную апертуру, состоящую из кластеров, каждый из которых содержит центральную коллимирующую линзу и 6 периферийных коллимирующих линз, собранных в гексагональную решетку, которые формируют в каждом канале плоский волновой фронт и направляют излучение всех каналов параллельно друг другу, отличающееся тем, что малые доли периферийных частей гауссовых пучков перехватываются после коллимации параболическими осевыми зеркалами, расположенными за плоскостью входного зрачка каждой тройки соседних коллимирующих линз, расположенных в вершинах треугольника, одна из которых расположена на оптической оси центральной коллимирующей линзы, и отразившиеся от каждого параболического зеркала доли периферийных частей излучения соседних гауссовых пучков, проходя через отверстие в центре тройки коллимирующих линз, фокусируются в плоскости малой диафрагмы фотодетектора, где происходит их интерференция, при этом сигнал от фотодетектора поступает на управляющий контроллер, формирующий согласно методу стохастического параллельного градиентного спуска итерационные напряжения для управления соответствующими фазосдвигающими ячейками, поддерживая максимально достижимое значение амплитуды сигнала от фотодетектора, что соответствует фазовой синхронизации лазерных пучков.2. A device for organizing an internal feedback loop for phase synchronization of a fiber laser array in coherent beam adding systems, including a narrow-band laser generating a coherent linearly polarized Gaussian beam, a fiber splitter dividing the radiation into N channels connected to N optical phase-shifting elements that control the phase of the optical waves depending on the magnitude of the applied control voltage, N fiber amplifiers having a fiber output in free space, t so that N fiber outputs form an equidistant array of diverging beams with a Gaussian intensity distribution, each of which consists of a central maximum containing ~ 92% of power and a peripheral part having N collimating lenses at the output, forming a synthesized aperture consisting of clusters, each of which contains a central collimating lens and 6 peripheral collimating lenses assembled in a hexagonal lattice that form a flat wave front in each channel and direct the radiation of all channels parallel to each other, characterized in that small fractions of the peripheral parts of the Gaussian beams are intercepted after collimation by parabolic axial mirrors located behind the plane of the entrance pupil of each three neighboring collimating lenses located at the vertices of the triangle, one of which is located on the optical axis of the central collimating lens, and the fractions of the peripheral parts of the radiation of neighboring Gaussian beams reflected from each parabolic mirror, passing through a hole in the center of the triple collim lasing lenses are focused in the plane of the small aperture of the photodetector, where interference occurs, and the signal from the photodetector is fed to the control controller, which generates iterative voltages according to the stochastic parallel gradient descent method to control the corresponding phase-shifting cells, maintaining the maximum achievable signal amplitude from the photodetector, which corresponds to phase synchronization of laser beams. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что коллимирующие линзы имеют гексагональную форму и плотно упакованы.3. The device according to p. 2, characterized in that the collimating lenses are hexagonal in shape and are tightly packed. 4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что размеры коллимирующей линзы гексагональной формы, перехватывающей ~ 96% мощности гауссового пучка, соответствуют диаметру вписанной окружности, рассчитываемому исходя из числовой апертуры оптоволокна (NA) и фокусного расстояния коллимирующей линзы (ƒ'кол) по формуле:4. The device according to claim 2, characterized in that the dimensions of the collimating lens of a hexagonal shape, intercepting ~ 96% of the power of a Gaussian beam, correspond to the diameter of the inscribed circle, calculated based on the numerical aperture of the optical fiber (NA) and the focal length of the collimating lens (ƒ'col) according to the formula: Dпол=2NA⋅ƒ'кол.D sex = 2NA⋅ƒ'col. 5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что для предотвращения виньетирования излучения отраженного от параболического зеркала светового пучка при прохождении сквозь отверстие диаметром dотв, расположенного между тремя гранями соседних гексагональных линз, размер отверстия выбирается из условия:. 5. The apparatus according to claim 2, characterized in that to avoid vignetting of the reflected radiation from the parabolic mirror of the light beam when passing through the hole diameter d of holes disposed between the three faces of adjacent hexagonal lenses, aperture size is chosen from the condition: dотв≤0,1547Dпол.d holes ≤0,1547D floor. 6. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что диаметр параболического зеркала рассчитывается исходя из числовой апертуры оптоволокна (NA), диаметра модового поля волокна
Figure 00000010
и рабочей длины волны (λ) по формуле:
6. The device according to p. 2, characterized in that the diameter of the parabolic mirror is calculated based on the numerical aperture of the optical fiber (NA), the diameter of the mode field of the fiber
Figure 00000010
and working wavelength (λ) according to the formula:
Figure 00000011
Figure 00000011
7. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что радиус кривизны параболического зеркала выбирается на основании формулы:7. The device according to p. 2, characterized in that the radius of curvature of the parabolic mirror is selected on the basis of the formula:
Figure 00000012
Figure 00000012
8. Устройство по п. 2, отличающееся тем, радиус кривизны параболического зеркала с целью согласования ширины интерференционной полосы с размером диафрагмы dТД для выполнения условия dТД≤Δx должен удовлетворять соотношению:8. The device according to p. 2, characterized in that the radius of curvature of the parabolic mirror in order to match the width of the interference strip with the diaphragm size d TD to fulfill the condition d TD ≤Δx must satisfy the ratio:
Figure 00000013
Figure 00000013
9. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что подстройка интерференционной полосы на максимум интенсивности в плоскости фотодиода осуществляется смещением параболического зеркала вдоль его оптической оси и управлением его наклонами.9. The device according to p. 2, characterized in that the adjustment of the interference band to the maximum intensity in the plane of the photodiode is carried out by shifting the parabolic mirror along its optical axis and controlling its tilts.
RU2017112194A 2017-04-10 2017-04-10 Method of internal feedback loop arrangement for phase synchronization of fibre lasers grid in systems of coherent addition of beams and device for implementation thereof RU2720263C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017112194A RU2720263C1 (en) 2017-04-10 2017-04-10 Method of internal feedback loop arrangement for phase synchronization of fibre lasers grid in systems of coherent addition of beams and device for implementation thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017112194A RU2720263C1 (en) 2017-04-10 2017-04-10 Method of internal feedback loop arrangement for phase synchronization of fibre lasers grid in systems of coherent addition of beams and device for implementation thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2720263C1 true RU2720263C1 (en) 2020-04-28

Family

ID=70553035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017112194A RU2720263C1 (en) 2017-04-10 2017-04-10 Method of internal feedback loop arrangement for phase synchronization of fibre lasers grid in systems of coherent addition of beams and device for implementation thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2720263C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111880320A (en) * 2020-07-22 2020-11-03 中国工程物理研究院应用电子学研究所 Optical fiber laser array beam combination and optical axis control device
CN119124387A (en) * 2024-08-30 2024-12-13 中国科学院国家空间科学中心 A sky survey atmospheric wind temperature detection system and method for real-time calibration detection

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7742512B2 (en) * 2004-02-02 2010-06-22 Raytheon Company Scalable laser with robust phase locking
WO2014081582A2 (en) * 2012-11-21 2014-05-30 Northrop Grumman Systems Corporation Nested loop coherent beam combining system
RU2582300C1 (en) * 2015-01-16 2016-04-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method for coherent laser radiation in multichannel continuous lasers

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7742512B2 (en) * 2004-02-02 2010-06-22 Raytheon Company Scalable laser with robust phase locking
WO2014081582A2 (en) * 2012-11-21 2014-05-30 Northrop Grumman Systems Corporation Nested loop coherent beam combining system
RU2582300C1 (en) * 2015-01-16 2016-04-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method for coherent laser radiation in multichannel continuous lasers

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
М.A. Vorontsov и др."Obscuration-free pupil-plane phase locking of a coherent array of fiber collimators", JOSA, том 27, N 11, A106-A121, 2010. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111880320A (en) * 2020-07-22 2020-11-03 中国工程物理研究院应用电子学研究所 Optical fiber laser array beam combination and optical axis control device
CN119124387A (en) * 2024-08-30 2024-12-13 中国科学院国家空间科学中心 A sky survey atmospheric wind temperature detection system and method for real-time calibration detection

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhou et al. Coherent beam combining of fiber amplifiers using stochastic parallel gradient descent algorithm and its application
US5694408A (en) Fiber optic laser system and associated lasing method
US7440174B2 (en) Coherent fiber diffractive optical element beam combiner
US6504976B1 (en) Spectral power monitors with active alignment compensation
CN111725696B (en) Piston phase regulation and control system and method of laser coherent array
US7724789B2 (en) Method and apparatus for optical mode multiplexing of multimode lasers and arrays
CN112198668B (en) Optical field reconstruction system and method for generating vortex beams by fiber laser coherent synthesis
JP2011512653A (en) High power parallel fiber array
CN113394653B (en) Laser coherent array and control method
CN113391399B (en) All-fiber distributed phase detection and array beam coherent synthesis system
JP2011254028A (en) Phased array laser apparatus
CN102662241A (en) Laser beam common-aperture power synthesis system based on beam stabilization closed-loop control
KR20220072841A (en) Optical Monolithic Beam Shaper Array with Compact Tiles
CN103227408B (en) Based on beam array phase control system and the method for leggy disturbance
EP4204868A1 (en) Method for assembling a hollow core optical fiber array launcher
US6704509B1 (en) Compact optical performance monitor
RU2720263C1 (en) Method of internal feedback loop arrangement for phase synchronization of fibre lasers grid in systems of coherent addition of beams and device for implementation thereof
US11448889B2 (en) Spectrally combined fiber laser amplifier system including optically monolithic beam shaper array with compact tiles
CN113937609B (en) Active phase locking method for fiber laser coherent synthesis based on Dammann vortex grating and fiber laser coherent synthesis system
Kolosov et al. Formation of the feedback loop for phase control of a fiber laser array
CN211320559U (en) Fractal-based coherent fiber laser array and generation system thereof
CN114628979B (en) Laser coherent array phase calibration and control method
CN105973480A (en) Grating secondary diffraction type laser wavelength meter
RU2716887C1 (en) Method of forming a laser beam with arbitrarily given intensity distribution in a far optical field and a device for its implementation
CN102832532B (en) Micro-electro-mechanical system (MEMS)-based multi-channel tunable fiber laser and control method for same