La adición coherente (o combinación coherente ) de láseres es un método de escalado de potencia que permite aumentar la potencia de salida y el brillo de un láser monomodo transversal .
Por lo general, el término adición coherente se aplica a los láseres de fibra . A medida que la capacidad de bombeo y/o enfriamiento de un solo láser se satura, se puede obligar a varios láseres similares a oscilar en fase con un acoplador común. La primera teoría no lineal de la adición coherente de conjuntos de láseres fue desarrollada por Nikolay Basov con colaboradores en 1965. [1] Para el láser Nd:YAG, la combinación de haces se realizó mediante un espejo conjugador de fase SBS. [2] La adición coherente se demostró en el escalado de potencia de los láseres Raman . [3]
La adición de láseres reduce el número de modos longitudinales en el haz de salida; cuantos más láseres se combinen, menor será el número de modos longitudinales en la salida. Las estimaciones simples muestran que el número de modos de salida se reduce exponencialmente con el número de láseres combinados. Se pueden combinar de esta manera alrededor de ocho láseres. [4] El aumento futuro del número de láseres combinados requiere el crecimiento exponencial del ancho de banda espectral de ganancia y/o longitud de los láseres parciales. La misma conclusión se puede sacar también sobre la base de simulaciones más detalladas. [5] En la práctica, la combinación de más de diez láseres con un arreglo de combinación pasivo parece ser difícil. Sin embargo, la combinación coherente activa de láseres tiene el potencial de escalar a un número muy grande de canales. [6]
Las interacciones no lineales de las ondas de luz se utilizan ampliamente para sincronizar los rayos láser en sistemas ópticos multicanal. El autoajuste de fases se puede lograr de manera robusta en una matriz de árbol binario de divisores de haz y en la conjugación de fase de Kerr de mezcla de cuatro ondas degenerada [7] en instalaciones de luz extrema con amplificación de pulsos chirped . [8] Este interferómetro de Michelson conjugador de fase aumenta el brillo como , [9] donde es el número de canales bloqueados en fase.
La interferencia constructiva debida a la autoimagen de Talbot obliga a los láseres de la matriz a un bloqueo de modo transversal . El número de Fresnel de la matriz láser de elementos unidimensionales bloqueados en fase por la cavidad de Talbot se da por [10] Para la matriz láser de elementos bidimensionales bloqueados en fase por la cavidad de Talbot, el número de Fresnel también escala como . Las técnicas de bloqueo de fase de Talbot son aplicables a matrices láser de estado sólido bombeadas por diodos de disco delgado. [11]
La combinación de rayos láser de una docena de láseres de fibra mediante una técnica multiespectral a un nivel de potencia de salida de 50 kW se ha implementado en el sistema láser Dragonfire (arma) con un despliegue prometedor a bordo de futuros buques de guerra de la Royal Navy , vehículos blindados del ejército británico y aviones de combate de la Royal Air Force , incluido el BAE Systems Tempest .
