コヒーレント加算

レーザーのコヒーレント加算（またはコヒーレント結合）は、パワースケーリング の方法です。これにより、単一横モードレーザーの出力と輝度を高めることができます。

通常、コヒーレント加算という用語はファイバーレーザーに適用されます。単一のレーザーのポンピングおよび/または冷却能力が飽和すると、いくつかの同様のレーザーが共通のカップラーを使用して位相を合わせて振動するように強制できます。レーザーセットのコヒーレント加算の最初の非線形理論は、 1965年にニコライ・バソフと同僚 によって開発されました。 ^[1] Nd:YAGレーザーセットのビーム結合は、SBS位相共役ミラーによって実現されました。^[2] コヒーレント加算は、ラマンレーザーのパワースケーリングで実証されました。^[3]

レーザーを追加すると、出力ビームの縦モードの数が減ります。つまり、結合するレーザーの数が増えるほど、出力の縦モードの数は少なくなります。単純な推定では、出力モードの数は結合するレーザーの数とともに指数関数的に減少することが示されています。このような方法で結合できるレーザーは 8 個程度です。^[4]結合するレーザーの数が将来的に増加すると、ゲインのスペクトル帯域幅や部分レーザーの長さが 指数関数的に増加する必要があります。より詳細なシミュレーションに基づいても同じ結論を導き出すことができます。 ^[5]実際には、10 個を超えるレーザーをパッシブ結合方式で結合することは難しいようです。しかし、レーザーをアクティブにコヒーレントに結合すると、非常に多くのチャネルに拡張できる可能性があります。^[6]

光波の非線形相互作用は、多チャンネル光学システムでレーザービームを同期させるために広く使用されています。ビームスプリッターのバイナリツリーアレイとチャープパルス増幅極端光施設の縮退四​​波混合カー位相共役^[7]では、位相の自己調整が確実に達成できる可能性があります。^[8]この位相共役マイケルソン干渉計は、明るさを、^[9]として増加させます。ここで、 は位相ロックされたチャンネルの数です。 ${\displaystyle N^{2}}$${\displaystyle N}$

タルボット自己結像による建設的干渉により、アレイ内のレーザーは横方向モード同期を強いられる。タルボット空洞によって位相同期された1次元要素レーザーアレイのフレネル数は 次のように与えられる^[10] 。タルボット空洞によって位相同期された 2次元要素レーザーアレイの場合もフレネル数は同様に変化 する。タルボット位相同期技術は、薄型ディスクダイオード励起固体レーザーアレイに適用可能である。^[11]${\displaystyle F}$${\displaystyle N-}$ ${\displaystyle F=N^{2}.}$${\displaystyle N^{2}-}$${\displaystyle F}$${\displaystyle F=N^{2}}$

マルチスペクトル技術による出力電力レベル50kWの数十本のファイバーレーザーのレーザービームの組み合わせが、ドラゴンファイア（兵器）レーザーシステムに実装され、将来のイギリス海軍の軍艦、イギリス陸軍の装甲車両、およびBAEシステムズ テンペストを含むイギリス空軍の戦闘機への搭載が期待されています。

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