JP2005529496A - マルチアパーチャファイバレーザシステム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般的にデュアルクラッドハイパワーファイバ増幅器レーザエンジンをレーザ源として使用することに関する。より具体的には、本発明は、ハイパワーファイバ増幅器レーザ源を1つのみ用いて、レーザパワーを複数のビーム指向器に供給することに関する。
既知の高度な戦闘機、戦車および戦艦用プラットフォームは、指向性エネルギー兵器にレーザシステムを使用する。一般的にはレーザシステムは、出力されるビームを方向付け、かつ制御する、レーザエンジンおよびビーム指向器アパーチャ、またはビーム指向器アセンブリを含む。典型的には、特定の放射ビーム指向器アパーチャの視野には限界があり、すべての空間をカバーすることはできない。単一のビーム指向器アパーチャは、アパーチャの周囲の空間の一部しかカバーできない。たとえば、航空機の前部、後部および底部にあるビーム指向器アパーチャは、それぞれ航空機の前面、背面および底面の領域しかカバーできない。既知のビーム指向器アパーチャの物理的限界のために、ビーム指向器アパーチャの周囲の空間の4つの(Π)ラジアンをカバーすることはできない。
1つの好ましい実施例では、本発明はマルチアパーチャファイバレーザシステムに向けられている。マルチアパーチャファイバレーザシステムは、チューナブルマスタ発振器を含むファイバ増幅器レーザエンジンを備える。追加的に、マルチアパーチャファイバレーザシステムは、ファイバ増幅器レーザエンジンに光学的に結合された波長選択性ビームルータと、波長選択性ビームルータに光学的に接続された複数のビーム指向器とを含む。チューナブルマスタ発振器は、少なくとも1つの特定の波長に選択的にチューニングされた、第1の光信号を出力する。各ビーム指向器アセンブリは、特定的で独自の1つの波長を有する光信号を方向付け、または操作するよう設計される。波長選択性ビームルータは、ファイバ増幅器レーザエンジンから出力される複数の第2の光信号を受取る。各第2の光信号は、第1の光信号の波長と同じ、少なくとも1つの波長を有する。次に波長選択性ビームルータは、各第2の光信号を第2の光信号の波長に基づいてビーム指向器アセンブリの1つに送る。このように、マルチアパーチャファイバレーザシステムは、単一のハイパ
ワーファイバ増幅器レーザエンジンが複数のビーム指向器に、非常に柔軟で効率的な態様で、レーザパワーを供給することを可能にする。
図1は、既知のデュアルクラッドファイバ増幅器レーザエンジン10の概略図である。レーザエンジン10などのデュアルクラッドファイバ(DCF)増幅器レーザエンジンは、商業的および軍事的用途において多大な可能性を有する。レーザエンジンに含まれるDCF増幅器は、効率的なレーザダイオードバーアレイによって励起され、非常に高い光−光変換効率を達成する。小型でモジュール式の全て電化されたレーザ源として、DCF増幅器レーザエンジンは、軍事および産業双方の用途において著しい注目を集めてきた。図1は、ファイバ増幅器レーザエンジン10をハイパワーに拡張するための一般的概念を示す。マスタ発振器16は特定の波長を持つ光信号18を生成するが、信号は前置増幅され、分配器28によって多くのファイバビームライン22に分配される。各ビームライン22は、全波以上の波長を介して各ライン22の位相を電子的に調節できる、インライン位相変調器34に結合される。追加的に、レーザエンジン10は、位相変調器34に光学的に結合された複数のハイパワーDCF増幅器40を含む。ハイパワーDCF増幅器40は、信号コヒーレンスを維持しながら信号を100−1000Wにまで引上げる。
する第2の光信号をλ1の波長を有する光信号のみを方向付けるビーム指向器118に送る一方、λ2の波長を有する第2の光信号は、λ2の波長を有する光信号を方向付けるよう構成されるビーム指向器118に送られる。
を介して伝送された光信号の各波長の位相を制御する。より特定的には、各ビームライン140は、第1の光信号130の複数の波長を有する光信号を伝送し、各波長は、他のビームライン140を介して伝送される光信号の波長の独立位相シフトとは異なる独立位相シフトを有する。
の3dBカプラ180を介して経路の異なる他のMZファイバ干渉計182に入力されるが、そこで第2のサブ信号186は再合成され、増幅器148に入力される。このように、各ビームライン140は、第1の光信号130の複数の波長、たとえばλ1およびλ2を有する光信号を伝送し、各波長は、他のビームライン140を介して伝送される光信号の位相シフトとは異なる独立位相シフトを有する。
Claims (22)
- マルチアパーチャファイバレーザシステムであって、
チューナブルマスタ発振器を含むファイバ増幅器レーザエンジンと、
前記レーザエンジンに光学的に結合された波長選択性ビームルータと、
前記波長選択性ビームルータに光学的に結合された、光信号を方向付けるための複数のビーム指向器とを含む、マルチアパーチャファイバレーザシステム。 - 各前記ビーム指向器アセンブリは1つの特定の波長を有する光信号を扱うよう構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記チューナブルマスタ発振器は、前記チューナブルマスタ発振器によって少なくとも1つの特定の波長にチューニングされた第1の光信号を出力するよう構成される、請求項1に記載のシステム。
- 前記システムは、前記チューナブルマスタ発振器が前記第1の光信号をチューニングする際の少なくとも1つの特定の波長を制御するよう構成されるコントローラをさらに含む、請求項3に記載のシステム。
- 前記ファイバ増幅器レーザエンジンは、前記第1の光信号の少なくとも1つの特定の波長を有する複数の第2の光信号を出力する、請求項4に記載のシステム。
- 前記波長選択性ビームルータは、各前記第2の光信号を、各前記第2の光信号の少なくとも1つの波長に基づいて前記ビーム指向器アセンブリの少なくとも1つに送るよう構成される、請求項5に記載のシステム。
- 前記第1の光信号は複数の特定の波長を有するようチューニングされ、前記レーザエンジンは、前記第1の光信号の各波長の位相を独立して同時に制御するよう構成される配電網を含む、請求項5に記載のシステム。
- 前記第2の光信号は前記第1の光信号の複数の特定の波長を有し、前記波長選択性ビームルータは、
各第2の光信号を複数の第3の光信号に分割するよう構成され、各前記第3の光信号は前記第2の光信号の複数の波長の1つを有し、さらに
各前記第3の光信号を、前記第3の光信号の波長に基づいて前記ビーム指向器アセンブリの1つに同時に送るよう構成される、請求項7に記載のシステム。 - マルチアパーチャファイバレーザシステムを用いてレーザパワーを多方向に選択的に方向付ける方法であって、マルチアパーチャファイバレーザシステムはファイバ増幅器レーザエンジンと、波長選択性ビームルータと、複数のビーム指向器アセンブリを含み、前記方法は、
光信号を少なくとも1つの波長に選択的にチューニングするステップと、
光信号を少なくとも1つの波長に基づいて少なくとも1つのビーム指向器アセンブリに方向付けるステップとを含む、方法。 - 光信号を選択的にチューニングするステップは、チューナブルマスタ発振器によって出力される第1の光信号をチューナブルマスタ発振器を用いて少なくとも1つの特定の波長にチューニングするステップをさらに含む、請求項9に記載の方法。
- 選択的に光信号をチューニングするステップは、チューナブルマスタ発振器がコントロ
ーラを利用して第1の光信号をチューニングする波長を制御するステップをさらに含む、請求項10に記載の方法。 - 選択的に光信号をチューニングするステップは、ファイバ増幅器レーザエンジンから複数の第2の光信号を出力するステップをさらに含み、第2の光信号は第1の光信号の少なくとも1つの特定の波長を有する、請求項10に記載の方法。
- 光信号を方向付けるステップは、1つの特定の波長を有する光信号を扱うよう各ビーム指向器アセンブリを適合するステップを含む、請求項12に記載の方法。
- 光信号を方向付けるステップは、第2の光信号を、第2の光信号の少なくとも1つの波長に基づいてビーム指向器アセンブリの少なくとも1つに送るために波長選択性ビームルータを利用するステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。
- 光信号を方向付けるステップは、
チューナブルマスタ発振器を用いて複数の特定の波長を有するよう第1の光信号をチューニングするステップと、
第1の光信号の各波長の位相を独立して同時に制御するステップとを含む、請求項12に記載の方法。 - 光信号を方向付けるステップは、
第1の光信号の複数の特定の波長を有する第2の光信号を出力するステップと、
第2の光信号を複数の第3の光信号に分割するために波長選択性ビームルータを利用するステップとを含み、各第3の光信号は第2の光信号の複数の特定の波長の1つを有し、
各第3の光信号を、第3の光信号の波長に基づいてビーム指向器アセンブリの1つに送るステップを含む、請求項15に記載の方法。 - 複数のビーム指向器アセンブリの間で単一の源からレーザパワーを選択的に方向付けるためのシステムであって、前記システムは
チューナブルマスタ発振器を含むファイバ増幅器レーザエンジンと、
前記チューナブルマスタ発振器を制御するよう構成されるコントローラと、
前記ファイバ増幅器レーザエンジンに光学的に結合された波長選択性ビームルータとを含む、システム。 - 前記チューナブルマスタ発振器は、前記チューナブルマスタ発振器によって少なくとも1つの特定の波長にチューニングされた第1の光信号を出力するよう構成される、請求項17に記載のシステム。
- 前記ファイバ増幅器レーザエンジンは、前記第1の光信号の少なくとも1つの特定の波長を有する複数の第2の光信号を出力する、請求項20に記載のシステム。
- 前記波長選択性ビームルータは複数の光出力ポートを含み、各前記光出力ポートはビーム指向器アセンブリの1つに光学的に結合され、
前記波長選択性ビームルータは、前記第2の光信号を、前記第2の光信号の少なくとも1つの波長に基づいて前記光出力ポートの少なくとも1つに送るよう構成される、請求項19に記載のシステム。 - 前記第1の光信号は複数の特定の波長を有するようチューニングされ、前記レーザエンジンは、前記第1の光信号の各波長の位相を独立して同時に制御するよう構成される配電網を含む、請求項20に記載のシステム。
- 前記第2の光信号は前記第1の光信号の複数の特定の波長を有し、前記選択性ビームルータは、
各前記第2の光信号を複数の第3の光信号に分割するよう構成され、各前記第3の光信号は前記第2の光信号の複数の波長の1つを有し、さらに
各前記第3の光信号を、前記第3の光信号の波長に基づいて前記光出力の1つに同時に送るよう構成される、請求項21に記載のシステム。
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