[發(fā)明專利]一種太陽能誘發(fā)激光裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710064821.5
• 申請日: 2017-02-05
• 公開（公告）號: CN108613412A
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）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(wù)所 21213
• 代理人: 趙長芳

一種太陽能誘發(fā)激光裝置及方法，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、可移動軌道及冷卻系統(tǒng)；冷卻系統(tǒng)由冷卻器Ⅰ、冷卻器Ⅱ、輸水管、回水管及儲水罐組成。太陽光先投射到菲涅爾透光鏡，投射到增幅反射板的太陽光亦反射到菲涅爾透光鏡上，增強密度的太陽光經(jīng)過菲涅爾透光鏡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(nèi)，從激光晶體中誘發(fā)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。本發(fā)明可有效提高太陽能集聚密度和強度，增強太陽能誘發(fā)激光束功率，并可在不需任何電力的情況下實現(xiàn)誘發(fā)裝置的冷卻。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種將太陽能聚集起來產(chǎn)生高能量強度后誘發(fā)激光源的裝置和方法。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，人類對能源的需求越來越大。但考慮到限制CO₂排放等因素，在目前得到利用的能源和能源材料中，既不破壞地球環(huán)境又具有高度安全性的能源當(dāng)屬太陽能為主要候選。太陽能是一種自然界的輻射能，屬于具有即時性，而且必須即時轉(zhuǎn)換成其它形式能量才能利用或貯存的能源。將太陽能轉(zhuǎn)換成不同形式的能量需要不同的能量轉(zhuǎn)換方式，集熱器通過吸收面可以將太陽能轉(zhuǎn)換成熱能；利用光伏效應(yīng)太陽電池可以將太陽能轉(zhuǎn)換成電能；通過光合作用植物可以將太陽能轉(zhuǎn)換成生物質(zhì)能，等等。原則上，太陽能可以直接或間接轉(zhuǎn)換成任何形式的能量，但轉(zhuǎn)換次數(shù)越多，最終太陽能轉(zhuǎn)換的效率便越低。

在太陽能利用領(lǐng)域，傳統(tǒng)方法主要有光熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換和太陽能-氫能轉(zhuǎn)換等技術(shù)。在傳統(tǒng)的太陽能應(yīng)用技術(shù)中，主要都使用低密度太陽能進行轉(zhuǎn)換，但最近采用高密度太陽能進行光-光轉(zhuǎn)換的技術(shù)受到重視，這就是通過高密度太陽能誘發(fā)激光源的技術(shù)。太陽能誘發(fā)激光技術(shù)最主要的優(yōu)點就是使用自然能源實現(xiàn)激光技術(shù)，即可以在無外界電源情況下廣泛應(yīng)用激光技術(shù)，實現(xiàn)不用電力直接將太陽光轉(zhuǎn)化為激光，進而可以在苛刻的環(huán)境條件下實現(xiàn)激光測量，激光切割和激光焊接等技術(shù)，并可以用于激光通訊、激光加工以及原材料精煉等所有激光應(yīng)用領(lǐng)域，且沒有任何環(huán)境污染。

但目前來說，太陽能誘發(fā)激光技術(shù)仍比較前沿，多由科研院所進行研究開發(fā)，受限于所采集太陽光的集聚能量密度，普遍存在誘發(fā)激光功率較低的問題。另外，在集聚太陽光過程中，一些裝置部件容易被集聚的熱量損傷，因此適宜的冷卻措施不可缺少，但常規(guī)冷卻往往仍然涉及到電力驅(qū)動，因而并沒做到真正意義上的完全不使用電力。

綜上，在使用太陽能誘發(fā)激光的光-光轉(zhuǎn)換技術(shù)中，實現(xiàn)高效聚光提高太陽能集聚密度，以及誘發(fā)裝置的冷卻都很關(guān)鍵。基于此，本專利提出一種新型太陽能誘發(fā)激光裝置及方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可高效地提高太陽能集聚密度和強度，進而提高太陽能誘發(fā)激光功率，同時不需電力便可實現(xiàn)誘發(fā)裝置自循環(huán)冷卻的太陽能誘發(fā)激光裝置及方法。

為此，本發(fā)明所采取的技術(shù)解決方案是：

一種太陽能誘發(fā)激光裝置，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(tǒng)；冷卻系統(tǒng)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(shè)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(shè)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(shè)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。

所述聚光鏡為拋物線型錐體聚光鏡，用于實現(xiàn)太陽光的二次聚集，聚光鏡錐體表面包覆有反射箔，用于使聚光鏡內(nèi)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。

所述冷卻儲水罐中儲滿冷卻水，儲水罐內(nèi)最高水位的二分之一高度高于冷卻器。