Сверхчистые кристаллы алмаза позволяют объединить в один мощный луч лучи нескольких лазеров
Новости науки и техники 14.04.2017 Комментариев к записи Сверхчистые кристаллы алмаза позволяют объединить в один мощный луч лучи нескольких лазеров нетГруппа ученых из университета Маккуори (Macquarie University), Австралия, продемонстрировала способ умножения мощности луча лазерного света при помощи сверхчистого кристалла алмаза.
Diamond-based concept for combining beams at very high average powers
Ever since the laser’s invention, there has been great interest in increasing beam output power without detriment to its coherence. Despite great advances having been obtained through the use of a diverse range of approaches, steady-state beam powers above ten kilowatts remain a significant challenge for solid-state lasers due to the heightened impact of detrimental nonlinear effects such as thermal lensing. Multiplexing several lasers using beam combination represents a method for surpassing the power barriers of single lasers. Here we propose and demonstrate a novel approach to beam combination and power scaling based on Raman conversion in diamond. Power from multiple non-collinear pump beams is efficiently transferred onto a single Stokes beam in a single-pass amplifier. Using three mutually-independent nanosecond pulsed beams from a free-running-linewidth 1064 nm laser, 69% of the total peak pump power of 6.7 kW was transferred onto a TEM00 Stokes seed pulse at 1240 nm in a 9.5 mm long diamond crystal. Compared to other beam combination techniques, diamond beam combination has advantages of relaxed constraints on pump beam mutual coherence, while enabling narrowband output. Thermal considerations for extending from low duty-cycle to continuous wave operation and higher power levels are discussed.
Этот кристалл позволяет сложить в один интенсивный луч лучи нескольких менее мощных лазеров, и все это сильно напоминает технологию, использованную в космической боевой станции «Звезда Смерти» из серии фильмов «Звездные Войны», которая уже больше не является исключительно предметом научной фантастики. У данного достижения уже прямо сейчас имеется несколько областей практического применения, начиная от военных технологий, экспериментальной физики, термоядерной энергетики и заканчивая областью космических лазерных коммуникаций.
Как уже упоминалось немного выше, ключевым моментом новой технологии является сверхчистый кристалл алмаза, обладающий так называемой осью конвергенции. Оптические свойства такого кристалла заставляют несколько интенсивных лучей лазерного света изменить траекторию и передать энергию в заданном направлении, не подвергаясь, при этом, существенным искажениям, приводящим к рассеиванию мощности.
«Наше открытие имеет очень важное значение для бурно развивающейся области лазерных технологий» — рассказывает доктор Аарон Маккей (Dr Aaron McKay), — «Дальнейшее увеличение мощности лазерных систем традиционной конструкции наталкивается на ряд труднорешаемых технологических проблем, таких, как необходимость отвода и рассеивания большого количества паразитного тепла. И объединение в один мощный луч нескольких лучей лазерного света является достаточно многообещающим способом кардинального поднятия мощности лазерных систем».
У технологии объединения лазерных лучей при помощи кристалла алмаза имеется одна особенность. Эту особенность, которая заключается в изменении длины волны света, можно считать одновременно недостатком и одновременно — преимуществом.
«Особая длина волны света направленного высокоэнергетического луча очень важна для реализации эффективной передачи энергии сквозь атмосферу. Кроме этого, все это позволит уменьшить опасность для глаз людей или животных, которые по случайности могут попасть в зону действия луча лазерного света» — рассказывает профессор Милдрен (Professor Mildren).
И в заключении следует отметить, что алмаз является не единственным материалом, оптические свойства которого позволяют производить объединение лучей лазерного света на основе эффекта, называемого рассеиванием Рамана. Однако, сверхчистый алмаз является единственным из таких материалов, позволяющим оперировать лучами света большой мощности и интенсивности. Помимо этого, алмаз является превосходным проводником тепла, что позволяет без особых проблем отвести от кристалла любое количество выделившегося в нем паразитного тепла.
Leave a comment
You must be logged in to post a comment.