[發(fā)明專利]基于太陽光泵浦實現(xiàn)微球激光器激光輸出的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611268299.4
• 申請日: 2016-12-31
• 公開（公告）號: CN106654826A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳達如;折麗娟;強則煊
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江師范大學(xué)
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/16;H01S3/0915
• 代理公司: 杭州奧創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司33272
• 代理人: 王佳健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于太陽光泵浦實現(xiàn)微球激光器激光輸出的方法。

背景技術(shù)

近年來，激光器及其應(yīng)用飛速發(fā)展，微球激光器具有體積小、低閾值、轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點，在科研研究中得到了廣泛關(guān)注。太陽能是純凈的可再生能源，有效開采和利用太陽能具有十分重大的意義。目前，對于太陽能的利用最為廣泛的是太陽能熱水器以及太陽能發(fā)電。其利用方式有光-熱轉(zhuǎn)化和光-電轉(zhuǎn)化，而以太陽能作為泵浦源可以直接實現(xiàn)光-光轉(zhuǎn)化。由于太陽光雜亂無章并且頻譜較寬所以以太陽能作為泵浦源可以將雜亂無章的太陽光轉(zhuǎn)化為單色性較好的激光。以太陽光作為激光器的泵浦源實現(xiàn)激光輸出的方法具有運行成本低、無污染、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明以太陽光作為泵浦源，提出了一種基于太陽光泵浦實現(xiàn)微球激光器激光輸出的方法。

本發(fā)明具體是：將直徑為5-100厘米的聚焦透鏡垂直于入射的平行太陽光；將錐形的摻鉺光纖下端直徑為50-300微米的摻鉺光纖微球放置于該聚焦透鏡的焦點位置，使得平行入射的太陽光聚焦于摻鉺光纖微球；將直徑為5-10厘米的聚焦透鏡平行于太陽光放置，并接近摻鉺光纖微球；太陽光中波長落在980nm或1480nm附近的光作為摻鉺光纖微球的泵浦光，當光入射后，耦合進入微球內(nèi)的光波在微球的表面不斷地發(fā)生全反射，沿著微球的赤道不斷發(fā)生繞行，光經(jīng)過摻鉺光纖微球放大后產(chǎn)生1550nm附近的激光。

本發(fā)明適用于光纖微球激光器技術(shù)領(lǐng)域，將太陽光應(yīng)用于激光器的泵浦源，微球用作諧振腔，摻鉺光纖微球用作增益介質(zhì)，構(gòu)建了一種基于太陽光泵浦的微球激光器。太陽光雜亂無章并且頻率分布范圍較寬，所以本發(fā)明可以將雜亂無章的太陽光轉(zhuǎn)換為單色性好的激光。以太陽能作為激光器的泵浦源具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低，無污染的優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例中基于太陽光泵浦實現(xiàn)微球激光器激光輸出光譜圖。

具體實施方式

如圖1所示，實現(xiàn)本發(fā)明的設(shè)備包括錐形的摻鉺光纖2，其下端有一個直徑L（100微米）的摻鉺光纖微球3，在錐形的摻鉺光纖基礎(chǔ)上加工成摻鉺光纖微球?qū)儆诂F(xiàn)有成熟技術(shù)；選用一個直徑D（20厘米）的聚焦透鏡1和直徑為d（5厘米）的聚焦透鏡4。將直徑D（20厘米）的聚焦透鏡1垂直于入射的平行太陽光；將錐形的摻鉺光纖2下端的摻鉺光纖微球3放置于直徑D（20厘米）的聚焦透鏡1的焦點位置，使得平行入射的太陽光聚焦于摻鉺光纖微球3；將直徑為d（5厘米）的聚焦透鏡4平行于太陽光放置，并接近摻鉺光纖微球3，從而收集從摻鉺光纖微球3發(fā)出的激光；光譜分析儀5用于測量通過直徑為d（5厘米）的聚焦透鏡4收集的摻鉺光纖微球激光。

太陽光的波長范圍在300～2500nm之間，其波長落在980nm或1480nm附近的光可以作為摻鉺光纖微球的泵浦光。摻鉺光纖微球上的鉺離子，在未受到太陽光的激勵時鉺離子處于低能級，經(jīng)過太陽光的照射后，鉺離子吸收光子的能量，從低能級躍遷至高能級，從而使得高能級上的粒子數(shù)大于低能級的粒子數(shù)，實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，然后處于高能級的鉺離子產(chǎn)生受激輻射從高能級躍遷到低能級同時發(fā)射出一個與外來光子完全相同的光子，從而增加了太陽光光子的數(shù)量。當光入射后，耦合進入微球內(nèi)的光波在微球的表面會不斷的發(fā)生全反射，沿著微球的赤道不斷發(fā)生繞行，太陽光中980nm或1480nm的光經(jīng)過摻鉺光纖微球放大后就產(chǎn)生了1550nm附近的激光，見圖2。

該發(fā)明主要利用了太陽光中波長為980nm和1480nm附近的光作為摻鉺材料的泵浦，以低閾值光纖微球作為激光器結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)了波長在1550nm附近的激光輸出。由于太陽光是純凈的可再生能源，以太陽能作為激光器的泵浦源將雜亂無章的自然光經(jīng)過放大后轉(zhuǎn)換為單色性好的激光，具有運行成本低的優(yōu)點，特別適合于外太空激光應(yīng)用。