[發明專利]一種太陽能誘發激光裝置及方法

在審

• 申請號: 201710064821.5
• 申請日: 2017-02-05
• 公開（公告）號: CN108613412A
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 巨東英;張萬山;劉萬山;黃曉宇;張偉;李金蓮;楊亮;付國利;張興虎
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: F24S23/30
• 分類號: F24S23/30;F24S23/70
• 代理公司: 鞍山華惠專利事務所 21213
• 代理人: 趙長芳

1.一種太陽能誘發激光裝置，其特征在于，包括菲涅爾透光鏡、增幅反射板、聚光鏡、激光晶體、共振器、反射鏡、光纖維、支座、可移動軌道、支架及冷卻系統；冷卻系統由冷卻器Ⅰ、冷卻器Ⅱ、輸水管、回水管及儲水罐組成；菲涅爾透光鏡、聚光鏡、激光晶體、共振器、反射鏡依次設置在同一光軸上，聚光鏡的聚焦面與激光晶體入射端面接觸，聚光鏡和激光晶體外圍分別設有冷卻器Ⅰ和冷卻器Ⅱ，冷卻器Ⅰ和冷卻器Ⅱ分別通過輸水管和回水管與儲水罐連通，冷卻器Ⅱ與共振器分別安裝在可移動軌道的支架和支座上；在菲涅爾透光鏡周邊設有太陽光增幅反射板，用于增強投射到菲涅爾透光鏡的太陽光密度，使投射到增幅反射板的太陽光通過反射也投射到菲涅爾透光鏡上。

2.根據權利要求1所述的太陽能誘發激光裝置，其特征在于，所述聚光鏡為拋物線型錐體聚光鏡，用于實現太陽光的二次聚集，聚光鏡的錐體表面包覆有反射箔，用于使聚光鏡內部分入射到聚光鏡錐體表面的太陽光也反射到聚光鏡的聚焦面。

3.根據權利要求1所述的太陽能誘發激光裝置，其特征在于，所述冷卻儲水罐中儲滿冷卻水，儲水罐內最高水位的二分之一高度高于冷卻器。

4.根據權利要求1所述的太陽能誘發激光裝置，其特征在于，所述菲涅爾透光鏡焦距大于1米，采用數塊菲涅爾光鏡組合提高聚光能量，通過菲涅爾光鏡聚焦后的光斑直徑為20～60mm。

5.根據權利要求1所述的太陽能誘發激光裝置，其特征在于，所述增幅反射板與菲涅爾透光鏡通過具有角度定位功能的合頁或鉸鏈連接，使增幅反射板的角度可以調節，以調整投射到菲涅爾透光鏡上的太陽光強度。

6.根據權利要求1所述的太陽能誘發激光裝置，其特征在于，所述反射箔為具有高反射率的Au、Ag、Al、Cu和不銹鋼箔材。

7.根據權利要求1所述的太陽能誘發激光裝置，其特征在于，所述激光晶體是一種含有Cr和Nd的YAG或GSGG晶體材料，其外形為圓柱體或長方體。

8.根據權利要求1所述的太陽能誘發激光裝置，其特征在于，所述激光晶體入射端面鍍有能夠吸收390～790nm范圍內太陽光光譜的薄膜，薄膜厚度在100nm以內；激光晶體出射端面鍍有只能透過1064nm波長紅外激光的選擇性反射鍍膜，鍍膜厚度在100nm以內。

9.一種應用權利要求1所述太陽能誘發激光裝置的方法，其特征在于：

太陽光先投射到菲涅爾透光鏡，而投射到增幅反射板的太陽光通過反射也投射到菲涅爾透光鏡上，增強密度的太陽光再經過菲涅爾透光鏡的一次聚集投射到表面包覆反射箔的聚光鏡上，由聚光鏡二次聚集后入射到激光晶體內部，由于太陽光從激光晶體入射端面只能射入不能射出，因此太陽光入射到激光晶體內部后只有紅外波長的激光可從出射端面射出，而除紅外線光譜以外的光波在激光晶體內多次反射和振蕩，其中一部分能量轉換成熱量，另一部分能量誘發光譜整合為紅外光譜，誘發的紅外激光經過在激光晶體內的整合后最終從出光端面射出，從激光晶體中誘發出接近1064nm的紅外激光投射到共振器，從共振器射出1064nm紅外激光通過反射鏡輸入進光纖維后輸出使用；

太陽能誘發激光裝置工作時，當激光晶體發熱后，儲水罐內的冷卻水升溫造成的密度差產生流動壓力，在水壓作用下冷水經下方輸水管注入到冷卻器中，被加溫的水通過上方回水管回流到儲水罐中，從而實現系統的自循環冷卻。