Page 11 - High Power Laser Handbook
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x Co n t e n t s
10.9 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
11 Heat-Capacity Lasers Robert M. Yamamoto,
Mark D. Rotter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
11.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
11.2 System Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
11.3 Laser Performance Modeling . . . . . . . . . . . . . 273
11.3.1 Pump Absorption, Gain,
and Extraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273
11.3.2 The Effects of Amplifi ed
Spontaneous Emission . . . . . . . . . . . 278
11.3.3 Wavefront Distortion and
Depolarization . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
11.4 Current State of the Art . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290
11.4.1 Power Extraction . . . . . . . . . . . . . . . . 290
11.4.2 Wavefront Control . . . . . . . . . . . . . . . 290
11.5 Scaling Approaches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
11.6 Applications and Related Experimental
Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296
11.6.1 Rapid Material Removal
(Boring/Ablation) . . . . . . . . . . . . . . . 296
11.6.2 Aerodynamic Imbalance
Due to Airflow Interaction . . . . . . . . 296
11.6.3 Laser Used for Humanitarian
Mine Clearing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
11.6.4 Self-Contained 400-kW Heat-Capacity
Laser on a Military Vehicle . . . . . . . . 299
11.7 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
12 Ultrafast Solid-State Lasers Sterling Backus . . . . . 301
12.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
12.2 Ultrafast Laser Sources and Oscillators . . . . 302
12.2.1 Kerr Effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302
12.2.2 Ultrafast Oscillators . . . . . . . . . . . . . . 303
12.3 Ultrafast Amplification Techniques . . . . . . . . 304
12.3.1 Chirped Pulse Amplification . . . . . . 305
12.3.2 Aberrations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
12.3.3 Amplifier Schemes . . . . . . . . . . . . . . . 308
12.3.4 Regenerative Amplification . . . . . . . 309
12.3.5 Multipass Amplification . . . . . . . . . . 310
12.3.6 Downchirped Pulse Amplification . . . 311
12.4 Thermal Mitigation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314
12.4.1 Optical Parametric Chirped
Pulse Amplification . . . . . . . . . . . . . . 315
