多ビーム出力からコヒーレント結合

多ビーム出力からコヒーレント結合

 1996年、はじめてのファイバーレーザー実験の驚きは、何も加えないファイバーだけのファイバーレーザーの出力が100%ミラーで反射させた1ビーム出力より高効率で、量子限界に近い効率を出したことである。それは偶然の結果なのか、それとももっと本質的な結果なのか、それを確かめてみた。簡単な理論計算とシミュレーションは、どのようなレーザーであっても、両端からの2ビーム出力を加算した場合、通常の1ビーム出力よりも効率高く、エネルギーを引き出せることを証明した。右図は一方向励起なので、軸方向に利得分布を持っている場合だが、2方向出力は全く同等で、その合算は1ビーム出力より 6%大きくなるという結果である。媒質からの引き出し効率は利得・損失比で決まる。損失係数は場所によらず一定であるが、利得は光が強くなると利得飽和するために、この現象はレーザー作用にとって本質的な特徴である。