بررسی مشخصه های ترکیب همدوس 19 باریکه لیزر فیبری برای دستیابی به توانهای چند ده کیلو وات در مسافت 10 کیلومتر

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 هیات علمی دانشگاه آزاد واحد تهران جنوب

2 کارشناس

چکیده

در این مقاله، از ترکیب همدوس لیزری برای طراحی پرتو توان بالا 50KW ، در جهت به کارگیری مستقیم انرژی استفاده شده است. از آنجایی که آشفتگی محیطی قوی باعث کاهش مزایای ترکیب همدوس پرتوها می شود، سطح آشفتگی پایین را در نظر گرفته‌ایم. المانهای ترکیب از 19 لیزر فیبری پلاریزه با توان سه کیلوات در ساختاری به شکل دو حلقه شش ضلعی منظم در نظر گرفته شده است. هر لیزر فیبری دارای یک موازی کننده با اندازه لکه خووجی 30mm است. محدوده انتقال به z = 10 کیلومتر و ضریب پرشدگی تا f = 0.91 افزایش داده ‌شده است. در نتیجه، تلفات توان در لبه های جانبی به حداقل می رسد و باعث افزایش بازده ترکیب تا 88٪ امی‌شودکه بالاترین نتیجه تا کنون منتشر شده است. شعاع اندازه‌ی لکه‌ی مرکزی در هدف، R = 5.9cm است که نشان می دهد چگالی توان در حدود 0.45 kW/cm2 است. همچنین اثر خطاهای فازی در المانهای ترکیب همدوس در میدان دور که باعت پراکندگی شدت پرتو از مرکز به کناره‌ها می شود، نیز مورد بررسی قرار گرفته است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

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

چکیده [English]

In this paper, we make scope to design 50 kW high power laser beam using coherent beam combining approach to use in directed energy applications. Since strong environment turbulence degrade coherent beam combining advantages just low turbulence level is considered. Combining elements are 19 polarized single mode 3 kW high power fiber lasers where are arranged in co-centric two hexagonal rings. Each of the fiber lasers has a collimator with a 30 mm beam spot size output. We extended transmitting range to z=10 km and improved filling factor up to f=0.91. Consequently power losses as side lobes are minimized and give rise to record combining efficiency of 88% which is the highest published result. The central spot size radius on target is R=5.9 cm where indicate 0.45 kW/cm2 power density. Also, the effect of Phase errors of combining elements disperse the far field intensity from center spot to the side lobes is investigated.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fiber laser
  • Coherent combining
  • directed energy applications