[發(fā)明專利]一種太陽光泵浦激光器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310389857.2
• 申請日: 2013-09-02
• 公開（公告）號: CN103500914A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發(fā)明（設計）人: 王菲;王曉華;李玉瑤;羅寬;焦正超;車英;楊進華;張國玉;魏志鵬;方鉉;李金華
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: H01S3/0915
• 分類號: H01S3/0915
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種太陽光泵浦激光器，屬于光電子激光技術領域。?

背景技術

太陽光是一種連續(xù)寬光譜光源，其輻射譜中含有許多常用的激光泵浦吸收帶，將聚焦高能量密度的太陽光耦合到激光介質(zhì)中，對激光介質(zhì)進行泵浦已經(jīng)實現(xiàn)激光輸出，這類激光器被稱之為太陽光泵浦激光器，其在衛(wèi)星激光通信、空間能量無線傳輸、空間激光武器等領域具有潛在的應用前景。目前，太陽光泵浦激光器已經(jīng)實現(xiàn)了120W的連續(xù)激光輸出，轉(zhuǎn)換效率高達30W/m²（T.?H.?Dinh,?T.?Ohkubo,?T.?Yabe,?et?al.120?watt?continuous?wave?solar-pumped?laser?with?a?liquid?light-guide?lens?and?an?Nd:YAG?rod.?Optics?Letter.?2012,?37(13):2670-2672）。?

采用大口徑光學系統(tǒng)收集陽光，其聚焦光斑尺寸大于激光介質(zhì)的端面，研究人員采用二次反射的方式將未直接入射到激光介質(zhì)端面的陽光再次反射到激光介質(zhì)表面，從而形成端面泵浦和側(cè)面泵浦相結合的混合泵浦激光器。由于側(cè)面泵浦激光器的轉(zhuǎn)換效率低于端面泵浦激光器的轉(zhuǎn)換效率，因此混合泵浦激光器的轉(zhuǎn)換效率也必將低于端面泵浦激光器的轉(zhuǎn)換效率。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述矛盾，本發(fā)明的目的在于提供了一種太陽光泵浦激光器。本發(fā)明采用透鏡導管將收集光學系統(tǒng)收集的陽光直接耦合到激光介質(zhì)的端面，是一種端面泵浦激光器，具有高的轉(zhuǎn)換效率和好的光束質(zhì)量。?

如附圖1所示，本發(fā)明提供的一種太陽光泵浦激光器包括收集光學系統(tǒng)1、透鏡導管2、激光介質(zhì)3、輸出腔鏡4和制冷器5；其中收集光學系統(tǒng)1、透鏡導管2、激光介質(zhì)3和輸出腔鏡4從左至右依次設置在同一光軸上；激光介質(zhì)3的左側(cè)端面與輸出鏡4間構成所述的一種太陽光泵浦激光器的諧振腔；收集光學系統(tǒng)1將自然界的太陽光匯聚，該匯聚的陽光從透鏡導管2左側(cè)端面進入，從透鏡導管2的右側(cè)端面出射并從激光介質(zhì)3的左端面進入激光介質(zhì)3內(nèi)部，激光介質(zhì)3吸收陽光而發(fā)出波長為λ光，激光介質(zhì)3發(fā)射的光在激光介質(zhì)3左端面和輸出腔鏡4間往返運動，部分從輸出腔鏡4出射產(chǎn)生λ波長激光；

所述的收集光學系統(tǒng)1優(yōu)選平凸透鏡、菲涅爾透鏡或凹面反射鏡，使用時保證太陽中心在其光軸上，用于收集太陽光并進行匯聚；

所述的透鏡導管2優(yōu)選光學玻璃材料制作的兩個底面均為凸球面的圓臺或棱臺，其底面外徑較大的一側(cè)為所述的透鏡導管2的左側(cè)，用于將來自收集光學系統(tǒng)1的匯聚陽光耦合到激光介質(zhì)3中；

所述的激光介質(zhì)3優(yōu)選摻稀土離子的光學玻璃、晶體或光纖，外形結構為圓棒狀或長方體，左側(cè)端面鍍制的光學薄膜對400-850nm波段透射率不小于99%，對λ波長光反射率不小于99.5%，右側(cè)端面鍍制的光學薄膜對λ波長光透射率不小于99.5%，其四個側(cè)面與冷卻液或熱導率較高的材料緊密接觸，用于吸收陽光并發(fā)射λ波長激光，其左側(cè)端面用作所述的一種太陽光泵浦激光器的高反射腔鏡；

所述的輸出腔鏡4優(yōu)選光學玻璃材料制作的平面鏡或凹面鏡，其左側(cè)和右側(cè)面均鍍制光學薄膜，左側(cè)面對波長λ光透射率小于20%，右側(cè)面對波長λ光透射率不小于99.2%，用作所述的一種太陽光泵浦激光器的輸出鏡；

所述的制冷器5優(yōu)選半導體溫控器或水冷機，用于將激光介質(zhì)3內(nèi)部產(chǎn)生的熱量導出。

有益效果：本發(fā)明提供的一種太陽光泵浦激光器，該激光器采用透鏡導管將收集光學系統(tǒng)收集的陽光直接耦合到激光介質(zhì)的端面進行泵浦，具有高的轉(zhuǎn)換效率和好的光束質(zhì)量。

附圖說明

圖1是一種太陽光泵浦激光器示意圖。?

圖中1-收集光學系統(tǒng)、2-透鏡導管、3-激光介質(zhì)、4-輸出腔鏡、5-制冷器。