Long-term phase stabilization in the beam combination laser amplifier using stimulated Brillouin scattering(SBS) phase conjugate mirrors(PCMs) has been demonstrated for development of high energy/ power solid-state laser with high repetition rate. High energy beam combining using SBS-PCM is a promising solution to the thermal load problem of high energy solid state lasers. To accomplish the beam combining using SBS-PCMs, it is necessary to lock/control the phases of the SBS waves. Some researchers have developed several ways for it. Among them, the self-phase-control technique proposed by H. J. Kong has many outstanding advantages such as simple composition, easy alignment, no limit of the number of combined beams, and excellent degree of phase conjugate. Self-phase-control technique can lock/control random phases of SBS waves successfully, but it is required to compensate thermally induced long-term phase fluctuation. In this work, long-term phase stabilization of SBS waves has been successfully demonstrated by self-phase-control and active phase-control. In the SBS beam combination system using amplitude division, long-term phase stabilization with λ/47 fluctuation and long-term energy stabilization with 4.7% fluctuation have been achieved for the case of 50 mJ pump energy. For the case of 10 mJ pump energy, phase stabilization with λ/41 fluctuation and output energy stabilization with 4.2% fluctuation have been obtained. For the case of 80 mJ pump energy, phase stabilization with λ/34 fluctuation and output energy stabilization with 5.3% fluctuation have been obtained. In addition, long-term phase stabilization with λ/23 fluctuation and long-term energy stabilization with 7.3% fluctuation have been realized for two-beam combined laser amplifier system. This work is expected to contribute to developing the SBS beam combined laser system producing high energy, high power, and high repetition rate.
고에너지/고출력/고반복률 고체형 레이저 개발을 위해 유도 브릴루앙 산란 위상공액 거울(SBS-PCM)을 이용한 광선 결합 레이저 증폭기에서 장기간 위상 안정화를 실현하였다. 고에너지 광선 결합은 SBS-PCM의 가장 획기적인 응용 분야 중 하나로서, 고에너지 고체형 레이저의 열문제에 대한 유망한 해결 방안으로 알려져 있다. SBS-PCM을 이용한 광선 결합 시스템을 구현하기 위해서는 SBS 파의 무작위적 위상을 고정 또는 제어할 필요가 있다. 이를 위해 몇 가지 방법들이 개발되었는데, 그 중에서도 H. J. Kong에 의해 제안된 자체 위상제어 기술은 간단한 구성, 용이한 광정렬, 뛰어난 위상공액도, 결합 되는 빔 개수의 무제한성 등의 우수한 장점들을 가지고 있으며, 이 방법의 우수한 위상제어 성능은 이미 실험적으로 증명된 바 있다. 이러한 자체 위상제어 방법의 성능개선을 위해서 광로 상의 열효과에 의해 유도된 비교적 느리게 변화하는 장기간 위상 요동을 보상할 필요가 있으며, 증폭기를 작동시킨 시스템에 대한 검증이 수행될 필요가 있다. 본 연구에서는 자체 위상제어된 SBS 광선 결합 시스템에 능동 위상제어 방법을 적용함으로써 SBS 광선 결합 시스템의 장기간 위상 안정화를 구현하였다. 진폭분할을 이용한 광선 결합 시스템에서, 50 mJ 펌프 에너지 경우 λ/47 수준의 위상 안정화 및 4.7% 수준의 출력 에너지 안정화를 구현하였고, 10 mJ 펌프 에너지 경우 λ/41 수준의 위상 안정화 및 4.2% 수준의 출력 에너지 안정화를 얻었으며, 80 mJ 펌프 에너지 경우 λ/34 수준의 위상 안정화 및 5.3% 수준의 출력 에너지 안정화를 얻었다. 또한 이 방법을 이용하여 증폭기를 작동시킨 광선 결합 시스템에 대해서 표준편차 λ/23 수준의 장기간 위상 안정화 및 7.3% 수준의 출력 에너지 안정화를 실현하였다. 이 연구는 향후 고에너지/고출력/고반복률을 갖는 SBS 광선 결합 레이저 시스템 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
