RP 系列激光分析设计软件 | 合束

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各种激光器结构允许开发高光束质量即高辐射率（亮度）的高功率激光源 ，然而，所有这些方法都有其局限性，一些设想中的激光应用需要更高的激光功率和亮度，这在任何已知的激光技术中似乎都是不可行的。另一个问题是，高功率激光系统的开发和制造数量很少，因此设备相当昂贵。

解决这些难题的可行办法是采用合束原理。它主要是指将多个激光源（通常以激光阵列的形式）的输出合成在一起，以获得单一输出光束。使用可扩展的合束技术，可以获得功率可扩展的激光源，即使单个激光器是不可扩展的。

一般来说，合束的目的不仅是使输出功率成倍增长，还要保持光束质量，使辐射率增加的(几乎)与输出功率一样多。因此，将互不相干的光束并排组合在一起通常是不够的，因为这仅增加光束面积，但不减小光束发散，因此会增加光束参数乘积，降低光束质量。

在这里，我们将展示了如何利用 RP Fiber Power 来分析和优化双包层光纤设计。由于这涉及到一些复杂的细节，因此 RP Fiber Power 的高度灵活性对于完成这项任务至关重要。

增加亮度的合束方法分为两类:

相干光合束使用相互相干的光束。相干偏振合束是一种变体，其他技术包括并排合成和填充孔径合成。在概念最简单的情况下，具有相同光频的单色光束被合成在一起。但是，有些相干光束方案会在多频谱的条件下工作，所有发射器的发射光谱相同。这项技术也可用于宽带超短脉冲。

光谱合束（也称为波长合束或非相干合束）不需要相互相干，而是使用具有不重叠光谱的发射器。然后将单束光送入波长敏感的光束组合器，例如棱镜、衍射光栅、分色镜或体布拉格光栅。

这些技术将在相应的文章中详细的讨论。这些技术可应用于各种激光源，例如，基于激光二极管(特别是二极管板条)和光纤放大器，也可用于高功率固体激光器和 VECSELs 。

相干合束和光谱合束技术在多个方面有很大的不同:

光谱合束的最大优点在于不要求合成光束的相互时间共振。这消除了一些重要的技术难题，使其更容易在高功率水平下稳定运行。原则上来说不要求有稳定的偏振，尽管在使用衍射光栅时往往会重新引入这一要求。

如果使用光纤放大器，与一些相干合成技术相关联的单频操作要求会使其更难达到高功率水平，因为非线性效应明显，例如受激布里渊散射。

光谱合束不可避免地产生具有几个(或多个)特定分量的输出光束，从而跨越很大的的光学带宽。这意味着与单个发射器相比，光谱亮度甚至会降低。这对于其他应用来说无关紧要，但对于需要窄带宽输出的应用来说则不然。

至少与相干合束的平铺孔径技术相比，光谱合束更容易结合光束，而不会明显降低光束质量。

光谱合束还具有更优越的衰减能力，因为一个发射器的故障只会相应地降低输出功率，而在平铺孔径相干光束结合的情况下，它还会影响输出光束的质量，从而降低输出亮度，甚至功率。

总而言之，尽管在某些情况下需要使用相干方法，但可以预见的是光谱合束方法将得到更广泛的应用。