مقایسه معیارهای کیفیت باریکه ترکیبی در ترکیب همدوس باریکه‌های لیزری

عملکرد یک سیستم لیزری مبتنی بر ترکیب همدوس باریکه‌ها (cbc) توسط معیارهای کیفیت باریکه ترکیبی ارزیابی می‌شود. در این مقاله  مقایسه و تحلیل معیارهای کیفیت باریکه ترکیبی، در ترکیب همدوس باریکه‌های گاوسی ایده‌آل ارائه شده است. این معیارها شامل، ضریب m2، نسبت اشترل (sr)، توان و شدت متوسط در سبد حد پراش (pibdl و idl) و توان در سبد با شعاع سبد 5 و 20 سانتی‌متر (pib5cm، pib20cm) هستند. در این راستا، از آرایش‌هایی با هندسه شش‌ضلعی، دایروی، مربعی و مستطیلی استفاده شده است. همچنین، عواملی همچون شعاع کمره باریکه‌ها، فاصله مرکز به مرکز بین باریکه‌های مجاور و تعداد باریکه‌ها مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد، در تمامی آرایش‌ها با افزایش شعاع کمره باریکه‌ها و کاهش فاصله بین آن‌ها، کیفیت باریکه افزایش می‌یابد. همچنین با افزایش تعداد باریکه، معیار توان در سبد حد پراش و نسبت اشترل به سمت مقادیر ثابتی میل می‌کنند؛ اما معیار ضریب m2 با کاهش کیفیت باریکه ترکیبی و معیارهای idl، pib5cm و pib20cm با افزایش همراه هستند. گرچه برای ارزیابی کیفیت تک باریکه لیزری از معیارهای ضریب m2 و نسبت اشترل استفاده می‌شود؛ اما ارزیابی کیفیت باریکه ترکیبی با چنین معیارهایی چندان مناسب به نظر نمی‌رسد؛ لذا در کاربردهای که نیازمند استفاده از ناحیه روشن مرکزی هستند، معیار توان در سبد حد پراش و در کاربردهای انرژی مستقیم، معیارهای idl، pib5cm و pib20cm مناسب هستند.

comparison of combined beam quality metrics in the coherent beam combination of lasers

the performance of a laser system based on coherent beam combination (cbc) is evaluated by combined beam quality metrics. in this article، the comparison and analysis of these combined beam quality metrics، in the coherent combination of gaussian beams، is presented. these metrics include m2 factor، strehl ratio (sr)، power and average intensity in the diffraction limited bucket (pibdl and idl)، power in the bucket of 5 cm (pib5cm) and 20 cm (pib20cm). in this regard، arranys with hexagonal، ring، square and rectangular geometry have been used. also، factors such as the waist radius of beams، separation distance among adjacent beams and the number of elements have been investigated and studied. the simulation results show that in all arrays، the beam quality increases by increasing the waist radius of beams and decreasing the distance between them. also، with the increase in the number of elements، the power in the diffraction limited bucket and the strehl ratio tend towards constant values; however، the m2 factor metric is associated with a decrease in the quality of the combined beam and the idl، pib5cm and pib20cm metrics are associated with an increase. although، to evaluate the quality of a single laser beam، the metric of m2 factor and strehl ratio are used; but evaluating the combined beam quality with such metrics does not seem very proper. therefore، in the applications that require the use of central lobe، the power in the diffraction limited bucket and in direct energy applications، the idl، pib5cm and pib20cm metrics are suitable..