High average power spectral beam combining of four fiber amplifiers to 82 kW

Abstract

We report on the incoherent beam combination of the four narrow-linewidth fiber amplifier chains running at different wavelengths. Each main amplifier stage consists of a large-mode-area photonic crystal fiber delivering more than 2 kW of optical power. The four output beams are spectrally combined to a single beam with an output power of 8.2 kW using a polarization-independent dielectric reflective diffraction grating mainly preserving the beam quality of the individual fiber amplifiers.

Current Status and Prospects of High-Power Fiber Laser Technology (Invited Paper)

“…최근에 는 비선형 현상과 더불어 모드 불안정 현상 또한 광섬유 레 이저의 출력을 제한하는 요소가 될 수 있다고 보고되고 있는 데 [11,[40][41][42][43][44][45][46][47][48] , 이는 광신호의 평균 출력에 따라 출력 빔 모드 특 성이 심각하게 왜곡되는 현상으로, 특히 광섬유의 코어가 크 고 그 유효 개구수(Numerical Apeture)가 낮으며 상대적으로 펌프광 흡수율이 높은 막대형 이득 광섬유(Rod-Type Gain Fiber)에서 더욱 현저히 발생한다 [41][42][43][44][45][46][47] . [49][50][51][52][53][54][55][56][57] . 최종적으로 제5장 에서는 앞으로의 고출력 광섬유 레이저 기술에 대한 전망 및 발전 방향을 제시하며 본 논문의 논의를 마무리하고자 한다.…”

“…또한 CBC와는 달리 SBC 방식에서는 각 채널 별 레이저들의 동작 파장을 일정 간격으로 분산시키고, 각 채널별로 분리된 증폭 과정을 거친 후, 파장 의존 광 경로 변화를 유도할 수 있는 체적 브래그 격자(Volume Bragg Grating) 나 회절 격자(Diffraction Grating)를 빔 결합기로 이용해 최 종적으로 다수의 증폭된 개별 빔들을 단일빔으로 결합하는 방식을 택한다. [53][54][55][56] . 파장에 따라 투과 및 반사 각도가 달라지는 빔 결합 기의 고유 특성을 통해 서로 다른 입사각을 갖는 각 채널빔 들을 단일빔으로 결합시킬 수 있는데, 이 때 빔 결합기에 대 한 각 채널빔의 입사각은 시드 레이저에서 설정된 파장에 따 라 정교하게 정렬되어야 한다 [57] .…”

A high-power narrow-linewidth 1018 nm fiber laser based on a single-mode–few-mode–single-mode structure

“…For example, YDFLs at wavelength ranges of 1010-1020 nm with narrow bandwidths can not only be frequency quadrupled to 25× nm for laser-induced fluorescence, optical refrigeration, semiconductor inspection and atomic trapping applications [3][4][5][6][7] but can also be used for tandem-pumping high-power C-band (1.06-1.12 µm) YDFLs, due to their smaller quantum defect which gives higher conversion efficiency and lower thermal load [8,9] . Moreover, as an outstanding pathway for achieving scalable high-power lasers with good beam quality, spectral beam combining (SBC) combines multiple lasers into a single beam for maximum output power [10][11][12][13][14][15][16][17] . To date, the most common wavelength range for SBC is from 1050 to 1080 nm.…”

1.8-kW simultaneous spectral and coherent combining of three-tone nine-channel all-fiber amplifier array

“…Meanwhile, beam combining of fiber lasers/amplifiers is another promising way for parallel scaling of laser brightness past the limits of any single laser element while simultaneously maintaining good beam quality. There are various kinds of beam combining techniques, including polarization combining [8], spectral combining [9,10], and coherent combining [4,5,[11][12][13][14]. Spectral combining and coherent combining are two of the most promising ways for high-power demonstrations.…”

“…Spectral combining and coherent combining are two of the most promising ways for high-power demonstrations. Up to now, spectral combining has been scaled to more than 8.2 kW [9], while coherent combining cooperating with a beam cleaning up technique has been scaled up to more than 100 kW [15]. In previous work, to combine the advantages of both spectral combining and coherent combining, we have presented and demonstrated simultaneous spectral and coherent combining of dual two-tone master-oscillator power-amplifier (MOPA) chains with a total power of 390 W [16].…”