[논문]다채널 광섬유 레이저 및 다중 빔 정렬 기술 개발

김영찬; 류대건; 노영철

doi:10.3807/kjop.2022.33.6.245

[국내논문] 다채널 광섬유 레이저 및 다중 빔 정렬 기술 개발
Development of Multi-channel Fiber Laser and Beam Alignment Method 원문보기

한국광학회지 = Korean journal of optics and photonics, v.33 no.6, 2022년, pp.245 - 251

김영찬 (광주과학기술원 고등광기술연구소) , 류대건 (광주과학기술원 고등광기술연구소) , 노영철 (광주과학기술원 고등광기술연구소)

초록
AI-Helper

타일형 결맞음 빔결합 연구를 위하여 시드 공유형 다채널 광섬유 레이저 및 출력단, 다중 빔 정렬 기술을 개발하였다. 광섬유 레이저는 7개의 채널을 갖고, 각각의 채널당 출력 10 W 이상으로 시드, 전치 증폭기, 광 분배기, 주 증폭기로 구성된 master oscillator power amplifier 구조이다. 레이저 빔 시준 및 정렬을 위하여 틸팅 기능이 가능한 출력단을 개발하였다. 출력단은 채움값을 높이기 위하여 원통형 구조로 제작하였으며, 광섬유 엔드캡의 결합이 가능하게 하였고, 출력단 내부에 PZT를 장착하여 틸팅 기능을 구현하였다. 다중 채널 레이저의 각 채널 빔을 표적의 한 점으로 정렬하기 위하여 stochastic parallel gradient decent (SPGD) 알고리즘을 적용하였다. SPGD 알고리즘을 이용한 PZT 제어를 통해 다중 빔 정렬을 성공적으로 구현하였다. 다중 빔 정렬 기술을 이용한 결맞음 빔결합 기술 개발이 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

We have developed a multi-channel fiber laser for tiled laser beam combining and a laser output array system for multi-beam alignment. The fiber laser is a master oscillator power amplifier configuration that has a common seed, a preamplifier, and a 7-channel amplifier. The output power of each channel is more than 10 W. The laser output array system is a packed cylindrical configuration for a high fill-factor, and it has capabilities for collimation and tilt control with built-in PZT. Multi-beam alignment to a target is successfully implemented using PZT controlled with a stochastic parallel gradient descent (SPGD) algorithm.

Keyword

표/그림 (7)

그림 Fig. 1. (a) Schematic of the 7-channel fiber laser system for coherent beam combining. LD, laser diode; LDD, laser diode driver; VCO, voltage-controlled oscillator; PRBS, Pseudo-random binary sequence; YDF, ytterbium-doped fiber; CPS, cladding power stripper. (b) Modulator input RF signal. (c) Endcap output power of each channel.
그림 Fig. 2. (a) Components of the endcap tilting system. (b) Tiled aperture array. d = 22 mm, D = 84 mm, l = 31 mm. (c) Setup of a 7-channel fiber array.
그림 Fig. 3. Combined beam monitoring system.
그림 Fig. 4. Stochastic parallel gradient descent (SPGD) algorithm.
그림 Fig. 5. Pointed beam results. (a) Profile after stochastic parallel gradient descent (SPGD) algorithm, (b) measured power-in-the-bucket (PIB) value, and (c) iteration number for maximum PIB value of each pinhole.
그림 Fig. 6. (a) Combining beam patterns according to phase fluctuations. (b) Applied gain factor of each pinhole.
그림 Fig. 7. Beam combining results: (a), (d) measured power-in-the-bucket, (b), (c), (e), (f) applied voltage of each PZT.

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