[發明專利]一種適用于鈉激光導星的光源

無效

• 申請號: 201310274721.7
• 申請日: 2013-07-02
• 公開（公告）號: CN103326235A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 王紅巖;李禮航;寧禹;岳德勝;楊子寧;華衛紅;李文煜;許曉軍
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: H01S5/04
• 分類號: H01S5/04;H01S5/024;H01S5/06;H01S5/30
• 代理公司: 國防科技大學專利服務中心 43202
• 代理人: 李振

技術領域

本發明屬于激光器技術領域，尤其涉及一種適用于鈉激光導星光源。

背景技術

當光束在大氣中傳輸時，由于大氣湍流的影響，會引起光束的波前發生畸變，對天文觀測的影響表現為圖像分辨率下降，使觀測目標變模糊。目前，為了提高空間目標觀測的分辨率，基于人造導星技術的自適應光學越來越受到研究人員的重視。鈉激光導星自適應光學系統的工作原理是：利用鈉激光導星光源發出的光將距離地面80～120千米處鈉層中的鈉原子泵浦到激發態，然后以鈉原子自發輻射發出的光為信標光，通過探測該信標光所攜帶的大氣湍流引起的波前畸變信息，自適應光學校正系統可做出補償，以提高觀測空間目標的分辨率。而鈉激光導星光源則是該系統得以成功的前提。

目前的鈉激光導星光源主要基于固體激光器或者光纖激光器，通過非線性頻率轉換技術獲得。基于固體激光器的典型實現方案是利用一臺波長為1064nm的激光器和一臺波長為1319nm的激光，通過非線性晶體將兩束光和頻，獲得589nm的鈉激光導星光源。基于光纖激光器的實現的典型方案是將波長為1064nm的激光通過拉曼頻移變為1178nm光，然后倍頻獲得589nm的鈉激光導星光源。由于鈉原子共振線吸收線寬在100MHz量級，因此要求鈉激光導星光源波長要精確對準其共振吸收峰，而且線寬要與吸收線寬相匹配。這使得無論基于固體激光器還是光纖激光器的方案都需要一套復雜的頻率鎖定和光譜壓窄系統。

由上可見，現有的鈉激光導星存在頻率和線寬控制系統復雜的缺陷。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種適用于鈉激光導星的光源，解決現有技術的光源需要復雜的頻率和線寬控制系統的不足，系統結構簡單，便捷高效。

本發明采用的技術方案是：

一種適用于鈉激光導星的光源，包括用于產生泵浦光的泵浦源、含有增益介質的氣體工作室和諧振腔，其特征在于：所述增益介質為鈉原子氣體和惰性氣體共同組成的混合氣體；所述混合氣體中，鈉原子和惰性氣體形成準分子，該準分子具有一個位于589nm處的共振吸收峰和一個波長比589nm短的吸收伴峰；所述泵浦源提供的泵浦光的波長對準所述吸收伴峰，鈉原子和惰性氣體準分子吸收泵浦光后躍遷至高能態，然后處于高能態的準分子通過分解生成高能態的鈉原子，在諧振腔的作用下，所述高能態的鈉原子向基態躍遷時輻射出589nm的激光。

進一步地，所述惰性氣體是氦氣、氖氣、氬氣、氪氣或者氙氣中的一種或者多種。

進一步地，所述增益介質中惰性氣體含量為10¹⁶～10²²個每立方厘米，鈉原子含量為10⁸～10¹⁴個每立方厘米。

進一步地，所述泵浦源包括泵浦激光器和倍頻晶體。

進一步地，所述泵浦激光器為半導體激光器、固體激光器或者光纖激光器。

進一步地，所述泵浦源提供的泵浦光是連續光或者脈沖光。

進一步地，所述諧振腔用于為589nm的激光的形成提供反饋并實現激光輸出，其結構和諧振腔中輸出鏡的透過率根據需要的功率輸出和模式進行確定。

進一步地，所述氣體工作室是增益介質吸收泵浦光的同時，為激光提供增益的工作室；所述氣體工作室包括激光透射窗口，所述激光透射窗口允許泵浦光射入氣體工作室，將增益介質激發至高能態，同時允許589nm的激光透過并與諧振腔形成振蕩光路。

進一步地，所述光源還包括氣體溫控和循環裝置，所述氣體工作室包括用于連接所述氣體溫控和循環裝置的氣體流動窗口，所述氣體流動窗口允許鈉原子氣體和惰性氣體進入或者流出氣體工作室；所述氣體溫控和循環裝置用于控制增益介質的溫度保持在10攝氏度至1000攝氏度之間。

進一步地，氣體溫控和循環裝置包括循環控制裝置、氣體溫度控制器、流量閥、鈉原子氣體發生器以及用于連接上述裝置的氣體循環管道；所述循環控制裝置為氣體流動提供動力；氣體溫度控制器可以對氣體進行加熱或者制冷；鈉原子氣體發生器用于控制流動氣體中鈉原子的粒子數密度。增益介質從氣體工作室流出來后進入氣體溫度控制器，氣體溫度控制器根據需要對流動氣體進行加熱或者制冷；再經過循環控制裝置流出后進入流量閥，然后進入鈉原子氣體發生器，最后流動氣體重新進入氣體工作室工作。