[發明專利]太陽光光纖組束泵浦固體激光器

無效

• 申請號: 201010595605.1
• 申請日: 2010-12-20
• 公開（公告）號: CN102082390A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 王菲;王曉華;房丹;別致;張國玉;姚鐵成;路磊;夏冰;王金艷;李廣;劉朋飛;杜麗芳;王子強;魏丹;高洋洋
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: H01S3/091
• 分類號: H01S3/091;H01S3/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明專利涉及一種太陽光光纖組束泵浦固體激光器。

背景技術

隨著地球人口的增長，能源問題已成為迫切需要解決的焦點問題之一。越來越多的人將解決的關鍵投注在自然能源上，如太陽能、潮汐能等。太陽光是連續寬光譜光源，其輻射譜中含有許多常用的激光泵浦帶，將經大壓縮比會聚后具有高能量密度的太陽光耦合到激光介質中，使陽光中有用的泵浦光對激光介質進行泵浦而產生激光輸出已成為可能。

在空間中，太陽能資源比地面豐富，太陽能輻射強度幾乎不受時間和氣候條件的限制，所以該類激光器在衛星激光通信、空間能量無線傳輸、星載激光武器上都將會有重要應用，還有望用于清除宇宙空間中的碎片、衛星變軌、物質輸送用激光推進火箭能源等方面。

自從1966年Young?C?G首次利用太陽光泵浦固體激光介質實現激光運轉以來(C.G.Young.A?sun-pumped?CW?one?watt?laser.Appl?Opt.1966，5(6)：993-997)，太陽光泵浦激光器引起了研究人員的廣泛關注，并且已經實現了高達80W的連續激光輸出(Tomomasa?Ohkubo，et?al.Solar-pumped?80?W?laser?irradiated?by?a?Fresnel?lens.Optics?Letter.2009，34(2)：175-177)。

由于所采集太陽光能量有限及轉換效率低等因素的限制，如何獲得更高功率的太陽光泵浦激光器是研究人員面臨的一項熱門課題。

發明內容

本發明提供了一種太陽光光纖組束泵浦固體激光器。

如附圖1所示，本發明的太陽光光纖組束泵浦固體激光器包括太陽1、收集光學系統2、耦合光學系統3、光纖4、組束器5、聚光腔6、激光介質7、高反射鏡8、制冷系統9及輸出耦合鏡10等組成；其中太陽1發出的光被收集光學系統2收集匯聚，耦合光學系統3將收集光學系統2收集的太陽光耦合到光纖4中進行傳輸，多組光纖4通過組束器5進行組束，將多個組束器5輸出的太陽光分別耦合到聚光腔6中對激光介質7進行激勵，高反射鏡8、激光介質7及輸出鏡10構成所述的太陽光光纖組束泵浦激光器的諧振腔，激光介質7由于受激輻射產生的光克服諧振腔損耗后，在高反射鏡8和輸出鏡10間往返振蕩，最后從輸出輸出鏡10輸出，制冷系統9通過液體循環將激光介質7、光纖4的入射端、組束器5的輸出端及聚光器6產生的廢熱導出。

所述的收集光學系統2為口徑400mm，焦距600mm的平凸透鏡，表面鍍400nm-850nm寬度增透膜，透過率達95％，作為太陽1發出光的收集器并將太陽1發出的光進行匯聚；

所述耦合光學系統3為聚焦光學系統，與收集光學系統2構成消色差光學系統，將收集光學系統2收集的太陽光聚焦耦合到光纖4中進行傳輸；

所述的光纖4優選芯徑為1000um，數值孔徑為0.22的多模石英光纖，光入射端面鍍制400-850nm寬帶增透膜，其作用是傳輸太陽光，入射端采用銅進行封裝，以保證良好的散熱；

所述的組束器5優選四根、六根、八根或十六根光纖4的輸出端進行捆綁熔接形成，端面鍍制400-850nm寬帶增透膜，并采用導熱較好的銅對其側面進行封裝以保證良好的散熱。多個組束器5的輸出端對齊，并進行線形均勻緊湊排列，封裝時保證多個組束器5輸出端中心共線，從而形成一發散的條形光斑；

所述的聚光腔6為內表面刨光的銅質反射體，其橫截面優選具有一個公共焦點且均勻分布的三個橢圓或對稱分布的四個橢圓或圓形，三組輸出端線形封裝的組合器5分別置于聚光腔6的非共焦點連線上或均勻分布在圓柱面的一周；

所述的激光介質7為棒狀或板條狀，優選Nd:YAG晶體、CrNd:YAG晶體或CrNd:GSGG晶體，置于聚光腔6的公共焦點連線上，其作用是發光；

所述的制冷系統9為液體循環冷卻系統，通過液體循環將激光介質7、光纖4的入射端、組束器5的輸出端及聚光器6產生的廢熱導出。

有益效果：本發明采用太陽光光纖組束泵浦激光介質，能夠獲得較高的泵浦太陽光能量，有效提高泵浦強度，從而獲得高功率的激光輸出。除此之外，由于光纖的靈活性，易于實現將多支激光晶體進行腔內串接，從而實現定標放大。

附圖說明

圖1是太陽光光纖組束泵浦激光器的示意框圖。

圖中1-太陽、2-收集光學系統、3-耦合光學系統、4-光纖、5-組束器、6-聚光腔、7-激光介質、8-高反射鏡、9-制冷系統、10-輸出耦合鏡

具體實施方式