[发明专利]太阳光激励激光器和太阳光激励激光器的冷却方法

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及利用太阳光激励激光媒体以实现激光振荡的太阳光激励激光器，以及太阳光激励激光器的冷却方法。

背景技术

[0002]常规激光设备产生激光束主要是通过把电能转换成光的形式(接通电灯)或者是通过放电以激励激光媒体。众所周知，这种方法包含多个能量转换过程，并有较低的能效(不大于几个百分点)。其原因是，原先是高质量的电能通过低效率的能量转换过程而变成光。

[0003]在这一方面，太阳光可以用作激光振荡的光源，而不需要利用低效的电光转换过程。至今主要只有在研究所和大学实验室中研究太阳光激励激光器的原理。然而，很少进行旨在实际发展或实际应用有关的太阳光激励激光器的研究。

[0004]由于常规的太阳光激励激光器设备激励激光媒体是利用反射镜或透镜聚焦太阳光到激光媒体上，该设备不能做得很大，因此，它在工业中的应用是困难的。此外，虽然已经报告了各种实验研究，在所有报告的太阳光激励激光器中使用的模拟太阳光源具有大于10％的高效率。因此，我们可以说，还没有利用实际太阳光作为激励光源实现激光振荡的任何研究。为了利用太阳光作为太阳光激励激光器可以实际使用的激励光源，需要提高太阳光的能量密度，为的是在激光振荡能级上产生粒子数反转。在这种情况下，出现的问题是必须研究用于提高太阳光能量密度的反射镜和透镜的配置。

[0005]另一方面，我们至今已知的有关太阳光激励激光器的文献有，例如，Japanese Patent Laid-Open No.2003-188441(专利文献1)，Japanese Patent Laid-Open No.2003-012569(专利文献2)，JapanesePatent Laid-Open No.2002-255501(专利文献3)，和Japanese PatentLaid-Open No.H7-240553(专利文献4)。专利文献1公开一种太阳光激励激光器，该激光器有冷却剂围绕激光媒体流动的结构，但是没有公开利用低能效的太阳光实现高效激光振荡所需的能量密度。

[0006]图9表示至今已提出的常规太阳光激励激光器的剖面图。图9中所示的太阳光激励激光器100大致包括：费涅耳透镜102，有反射光学系统的容器框架104，用于反射被费涅耳透镜102聚焦的太阳光，和激光媒体106。全反射镜108设置在激光媒体106的一个端部上，而半反射镜110设置在它的另一个端部上，用于辐照沿箭头X所示方向的激光束。在容器框架104的内部保留作为冷却剂的空气。如图9所示，激励太阳光是从它的一个表面进入激光媒体106。由于全反射镜108设置在这个入射面上，在沿激光束传输方向上的激光媒体106不能被有效地激励。此外，在这种配置中，太阳光可以进入容器框架104的开口与太阳光不能到达激光媒体106之间的横截面不能有很大的面积比，重要的限制是，从太阳光功率到激光束的功率放大效应的上限是受这个面积比的限制。此外，太阳光很难被容器框架104内设置的反射元件聚焦，因此，辐照到激光媒体的太阳光成为散射光。所以，在这种配置中，在沿激光振荡的方向上不能有效地激励激光媒体106。此外，由于空气用作冷却剂，它很难使激光媒体得到冷却，因此，这种配置不能解决有效地冷却作为聚焦光学系统的激光媒体和费涅耳透镜102的问题。

[0007]就是说，上述现有技术中公开的激光系统只是使用现有的激光冷却方法，但是它缺乏实际使用聚焦太阳光到激光媒体上的方法，此外，在这个激光系统中包含的透镜和反射镜不能适合于太阳光激励激光器的工业应用。此外，该激光系统采用非对称的光学排列，其中激励光是沿激光材料的轴向传播，这可以产生这样的问题，均匀激励该激光材料的困难的，从而导致低的效率。

[专利文献1]Japanese Patent Laid-Open No.2003-188441

[专利文献2]Japanese Patent Laid-Open No.2003-012569

[专利文献3]Japanese Patent Laid-Open No.2002-255501

[专利文献4]Japanese Patent Laid-Open No.H7-240553

发明内容

本发明需要解决的问题

[0008]本发明的目的是提高可再生能量的质量，更具体地说，提供一种有效地利用太阳光实现激光振荡的工业可用的太阳光激励激光器，该激光器的冷却方法，以及利用太阳光激励激光器的设备。更具体地说，本发明的目的可以降低作为最终可再生能量的太阳光的熵，因此它可以：