بررسی مشخصه‌های ترکیب همدوس 19 باریکه‌ی لیزر فیبری برای دست‌یابی به توان‌های چند ده کیلووات در فاصله‌ی 10 کیلومتری

در این مقاله، از ترکیب همدوس لیزری برای طراحی پرتو توان بالای  50 kw ، در راستای به کارگیری مستقیم انرژی استفاده شده است. از آن جایی که آشفتگی محیطی قوی باعث کاهش مزیت های ترکیب همدوس پرتوها می شود، سطح آشفتگی پایین در نظر گرفته شده است. عناصر ترکیب از 19 لیزر فیبری قطبیده با توان  3 kw در ساختاری به شکل دو حلقه ی شش ضلعی منظم در نظر گرفته شده است. هر لیزر فیبری دارای یک باریکه ساز با اندازه ی لکه ی خروجی 30 mm  است. محدوده ی انتقال به  z=10 km و ضریب پُرشدگی تا f=0.91  افزایش داده ‌شده است. در نتیجه، تلفات توان در لبه های جانبی کمینه بوده و باعث افزایش بازده ترکیب تا 88%می شود. این بازده بالاترین نتیجه است که تاکنون منتشر شده است. شعاع اندازه‌ی لکه‌ی مرکزی در هدف، r=5.9 cm است که نشان می دهد چگالی توان در حدود  0.45 kw/cm^-2 است. هم چنین اثر خطاهای فازی در عناصر ترکیب همدوس در میدان دور که باعت پراکندگی شدت پرتو از مرکز به کناره‌ها می شود، نیز مورد بررسی قرار گرفته است.

Investigation of the coherent combination of a 19fiber laser beam characteristics to achieve a multi tens of kW at a distance of 10 km

In this paper, we used a coherent beam combination to design a 50 kW high power laser beam for energy applications. Because of the strong environmental turbulence, degrade the coherent beam combination advantages, low turbulence level is considered. Combining elements are composed of 19 polarized single mode 3 kW high power fiber lasers where are arranged in the co two centric hexagonal rings. Each of the fiber a lasers has a collimator with a 30 mm beam spot size output. We extended the transmitting range to z=10 km and the improved filling factor up to f=0.91. Therefore, power loss at the side lobes are minimized and resulted in the rise of combination efficiency to 88%, which is the highest published result. The central spot size radius on the target is R=5.9 cm, where indicate 0.45 kW/cm2 power density. Also, the effect of Phase errors of the combining elements at the far field, which cause the ray intensity scattering from the center spot to the side lobes is investigated.