Is-saħħa u t-titjib tal-enerġija tal-lejżers tal-fibra huma prinċipalment ristretti minn erba 'fatturi: effetti mhux lineari, effetti termali, ħsara ottika, u limiti ta' ippumpjar. Għalhekk, il-qawwa medja u l-output tal-enerġija tal-polz minn fibra waħda għandhom limiti. Teknoloġija ta 'sinteżi koerenti hija mezz effettiv biex jinkiser minn dan il-limitu. Il-Figura 1 turi l-kontenut ewlieni tar-riċerka f'dan il-qasam.
Sintesi inkoerenti ma tiggarantixxix il-koerenza tar-raġġ sintetizzat, iżda tirrealizza biss is-superpożizzjoni tal-lejżers fl-ispazju. L-apparat huwa relattivament sempliċi, u x-xenarju ta 'applikazzjoni huwa prinċipalment armi tal-lejżer. Sintesi inkoerenti hija prinċipalment maqsuma fi tliet tipi: sinteżi parallela, sintesi ta 'apparat passiv u sintesi spettrali. F'sintesi parallela, it-truf tal-ħruġ tal-lejżer huma rranġati ħdejn xulxin, u r-raġġ tal-ħruġ jilħaq qawwa medja akbar f'żona iżgħar f'distanza. Sintesi tal-apparat passiv tisintetizza lejżers multipli f'apparat wieħed bħal splitters tar-raġġi tal-polarizzazzjoni u combiners tar-raġġi. Is-sinteżi spettrali tirreferi għas-sinteżi ta 'dawl kontinwu ta' bandwidth dejjaq multipli f'wieħed, li l-aktar jitlesta bil-volum Bragg gradilji, mirja dichroic, filtri, priżmi tad-diffrazzjoni jew priżmi.
F'sintesi koerenti, huwa meħtieġ li jiġi żgurat li kull lejżer ikollu l-istess fażi, mogħdija ottika, qawwa, polarizzazzjoni, dijametru tar-raġġ u direzzjoni spazjali. Il-Figura 2 hija dijagramma skematika tas-sistema ta 'sinteżi koerenti, li tista' tinqasam prinċipalment f'erba 'partijiet: splitter tar-raġġ / combiner tar-raġġ, żerriegħa / amplifikatur, qfil tal-fażi u qfil tad-dewmien.
Il-kombinazzjoni koerenti tista 'titkejjel b'erba' parametri: kwalità tar-raġġ, proporzjon Strehl, effiċjenza li tgħaqqad u luminożità. Il-kwalità tar-raġġ tirreferi għax-xebh bejn id-dawl magħqud u r-raġġ Gaussian, li huwa espress mill-fattur tal-kwalità tar-raġġ M2. Iktar ma l-M2 ikun eqreb għal 1, iktar tkun għolja l-kwalità tar-raġġ. Il-proporzjon Strehl jirreferi għall-proporzjon tal-ogħla qawwa tad-dawl magħqud mal-ogħla qawwa ideali b'tqabbil perfett tal-fażi. Hija relatata mas-sitwazzjoni tal-qfil tal-fażi u l-fattur tal-mili tal-apertura. Il-fattur tal-mili tal-apertura jirreferi għall-proporzjon taż-żona tal-apertura tar-raġġ mal-erja totali tal-firxa li għandha tiġi kkombinata.
Iktar ma tkun żgħira n-nuqqas ta 'qbil tal-fażi, iktar ikun għoli l-fattur tal-mili tal-apertura, iktar ikun għoli l-proporzjon Strehl, u iktar ikun qrib il-kombinazzjoni koerenti tal-istat ideali. L-effiċjenza tal-kombinazzjoni hija l-proporzjon tal-qawwa tad-dawl magħquda mal-qawwa totali ta 'kull kanal qabel ma tikkombina. Iktar ma jkun viċin il-proporzjon għal 1, iktar ikun ideali. Il-luminożità hija relatata mal-qawwa tal-ħruġ, il-wavelength u l-kwalità tar-raġġ, kif muri fil-formula 1, fejn C huwa koeffiċjent relatat mal-forma tar-raġġ, u C li jikkorrispondi għar-raġġ Gaussian huwa 1. Il-luminożità tar-raġġ magħqud hija l-prodott tal- li tgħaqqad l-effiċjenza, in-numru ta 'kanali magħquda u l-luminożità ta' kanal wieħed.
Ibbażat fuq it-tip ta 'splitter/combiner tar-raġġ, sinteżi koerenti tista' tinqasam f'żewġ tipi: apertura bil-madum u apertura mimlija. Il-fattur tal-mili tal-apertura tas-sinteżi tal-apertura bil-madum huwa inqas minn 1, li jista 'jinkiseb permezz ta' erba 'tipi ta' apparati: firxa kollimatur, firxa ta 'mikrolenti, mazz ta' fibra u fibra multi-core. Il-Figura 3 turi r-riżultati tas-simulazzjoni tad-distribuzzjoni tal-intensità tad-dawl f'distanzi ta 'propagazzjoni differenti meta tuża firxa ta' kollimaturi għas-sintesi. Iktar ma jkun kompatt l-arranġament tal-kollimatur, iktar ikun viċin il-fattur tal-mili tal-apertura għal 1, aħjar ikun l-effett ta 'sintesi, u l-effiċjenza tal-limitu teoretiku hija ta' 76% [2]. L-apparat tas-sinteżi tal-apertura bil-madum huwa aktar sempliċi, iżda l-effiċjenza tas-sintesi hija aktar baxxa.
Il-fattur tal-mili tas-sinteżi tal-apertura mimlija huwa 1, u l-effiċjenza tas-sintesi hija relattivament għolja. Jista 'jinqasam f'erba' tipi: sinteżi ta 'polarizzazzjoni, sinteżi ta' intensità, sinteżi ta 'diffrazzjoni u sintesi ta' riflessjoni, kif muri fil-Figura 4. Sintesi ta 'polarizzazzjoni tirreferi għall-użu ta' splitter tar-raġġ tal-polarizzazzjoni jew polarizzatur tal-film irqiq biex jissintetizza żewġ raġġi tad-dawl polarizzati ortogonalment. f'wieħed, u n-numru ta 'mogħdijiet ta' sinteżi jista 'jiżdied permezz ta' struttura ta 'kaskata. Is-sintesi tal-intensità tirreferi għall-metodu tal-użu ta 'splitter tar-raġġ tal-intensità biex jiġu sintetizzati żewġ mogħdijiet ta' dawl bl-istess qawwa f'mogħdija waħda, u l-interferenza tal-port tad-dawl idler tinkiseb permezz ta 'qfil tal-fażi, u sinteżi b'ħafna mogħdijiet tista' tinkiseb ukoll permezz struttura kaskata.
Meta mqabbel mas-sinteżi tal-polarizzazzjoni, is-sinteżi tal-intensità hija adattata għal okkażjonijiet b'qawwa medja ogħla. Is-sinteżi tad-diffrazzjoni tuża apparat ottiku tad-diffrazzjoni, bħal gradilji u priżmi, biex tisintetizza l-inċident tad-dawl f'angoli li jikkorrispondu għal ordnijiet ta 'diffrazzjoni differenti f'raġġ wieħed. Struttura ta 'serje f'żewġ stadji tista' tintuża biex tespandi d-dimensjoni tas-sinteżi minn dimensjoni waħda għal żewġ dimensjonijiet biex tinkiseb sinteżi N×N. Il-qawwa tas-sinteżi tad-diffrazzjoni hija limitata minn effetti termali. Sinteżi ta 'riflessjoni tinkiseb permezz ta' mera tal-petali. Żoni differenti tal-mera tal-petali għandhom riflessività u trasmittanza differenti. Sintesi koerenti tinkiseb permezz ta 'interferenza distruttiva bejn id-dawl inċidentali u d-dawl rifless fid-direzzjoni tad-dawl rifless. Ir-riflettività ta 'kull parti għandha valur speċifiku. Sintesi bidimensjonali tista 'tinkiseb ukoll permezz ta' struttura sekondarja.
Barra minn hekk, hemm sinteżi ta 'apertura ibrida bbażata fuq arrays ta' mikrolenti. Ir-raġġ tad-dawl huwa maqsum u sintetizzat permezz ta 'żewġ matriċi ta' mikrolenti u lenti. Il-pożizzjoni tar-raġġ sintetizzat tista 'tiġi aġġustata billi tikkontrolla l-fażi ta' kull raġġ [3].
Taħt l-influwenza ta 'effetti termali u disturbi ambjentali, kull sinjal għandu ċertu storbju tal-fażi, li jaffettwa l-kwalità tar-raġġ sintetizzat u l-effiċjenza tas-sintesi. Il-Figura 5 turi l-post tad-dawl sintetizzat meta l-lock tal-fażi jinxtegħel u jintefa meta l-firxa tal-kollimatur tintuża għas-sinteżi. Wieħed jista 'jara li meta l-lock tal-fażi huwa mitfi, l-effett ta' sinteżi huwa fqir ħafna.
L-illokkjar tal-fażi jista 'jiġi kklassifikat f'illokkjar tal-fażi attiva u qfil tal-fażi passiva. L-illokkjar tal-fażi passiva jinkludi prinċipalment erba 'tipi: qfil tal-fażi tal-kavità ko-resonanti[4], konjugazzjoni tal-fażi[5], awto-organizzazzjoni[6] u akkoppjar tal-mewġ evanescent. Fl-illokkjar tal-fażi tal-kavità ko-reżonanti, it-truf tal-ħruġ ta 'fibri ta' gwadann multipli jiġu mitmugħa lura lil xulxin, li huwa ekwivalenti għal qsim tal-istess kavità reżonanti, u b'hekk jinkiseb qfil tal-fażi. Fl-illokkjar tal-fażi tal-konjugazzjoni tal-fażi, ibbażat fuq mirja tal-konjugazzjoni tal-fażi, il-fażi tinqaleb fiż-żmien permezz ta 'effetti mhux lineari bħal tifrix Brillouin stimulat, u b'hekk jikkumpensa għall-ħoss tal-fażi fl-amplifikatur prinċipali. Fl-illokkjar tal-mod li jorganizza lilu nnifsu, ħakk Bragg tal-fibra u splitter tar-raġġ jintużaw biex jiffurmaw interferometru Michelson biex jinkiseb akkoppjar bejn l-amplifikaturi, u b'hekk jissakkar il-fażi. L-igganċjar tal-mewġ evanescent jgħaqqad l-amplifikaturi b'ħafna kanali f'mod super, u b'hekk jikseb koerenza bejn il-kanali, u spiss jintuża f'fibri ottiċi b'ħafna qalba.