[发明专利]一种适用于钠激光导星的光源

说明书

技术领域

本发明属于激光器技术领域，尤其涉及一种适用于钠激光导星光源。

背景技术

当光束在大气中传输时，由于大气湍流的影响，会引起光束的波前发生畸变，对天文观测的影响表现为图像分辨率下降，使观测目标变模糊。目前，为了提高空间目标观测的分辨率，基于人造导星技术的自适应光学越来越受到研究人员的重视。钠激光导星自适应光学系统的工作原理是：利用钠激光导星光源发出的光将距离地面80～120千米处钠层中的钠原子泵浦到激发态，然后以钠原子自发辐射发出的光为信标光，通过探测该信标光所携带的大气湍流引起的波前畸变信息，自适应光学校正系统可做出补偿，以提高观测空间目标的分辨率。而钠激光导星光源则是该系统得以成功的前提。

目前的钠激光导星光源主要基于固体激光器或者光纤激光器，通过非线性频率转换技术获得。基于固体激光器的典型实现方案是利用一台波长为1064nm的激光器和一台波长为1319nm的激光，通过非线性晶体将两束光和频，获得589nm的钠激光导星光源。基于光纤激光器的实现的典型方案是将波长为1064nm的激光通过拉曼频移变为1178nm光，然后倍频获得589nm的钠激光导星光源。由于钠原子共振线吸收线宽在100MHz量级，因此要求钠激光导星光源波长要精确对准其共振吸收峰，而且线宽要与吸收线宽相匹配。这使得无论基于固体激光器还是光纤激光器的方案都需要一套复杂的频率锁定和光谱压窄系统。

由上可见，现有的钠激光导星存在频率和线宽控制系统复杂的缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适用于钠激光导星的光源，解决现有技术的光源需要复杂的频率和线宽控制系统的不足，系统结构简单，便捷高效。

本发明采用的技术方案是：

一种适用于钠激光导星的光源，包括用于产生泵浦光的泵浦源、含有增益介质的气体工作室和谐振腔，其特征在于：所述增益介质为钠原子气体和惰性气体共同组成的混合气体；所述混合气体中，钠原子和惰性气体形成准分子，该准分子具有一个位于589nm处的共振吸收峰和一个波长比589nm短的吸收伴峰；所述泵浦源提供的泵浦光的波长对准所述吸收伴峰，钠原子和惰性气体准分子吸收泵浦光后跃迁至高能态，然后处于高能态的准分子通过分解生成高能态的钠原子，在谐振腔的作用下，所述高能态的钠原子向基态跃迁时辐射出589nm的激光。

进一步地，所述惰性气体是氦气、氖气、氩气、氪气或者氙气中的一种或者多种。

进一步地，所述增益介质中惰性气体含量为10¹⁶～10²²个每立方厘米，钠原子含量为10⁸～10¹⁴个每立方厘米。

进一步地，所述泵浦源包括泵浦激光器和倍频晶体。

进一步地，所述泵浦激光器为半导体激光器、固体激光器或者光纤激光器。

进一步地，所述泵浦源提供的泵浦光是连续光或者脉冲光。

进一步地，所述谐振腔用于为589nm的激光的形成提供反馈并实现激光输出，其结构和谐振腔中输出镜的透过率根据需要的功率输出和模式进行确定。

进一步地，所述气体工作室是增益介质吸收泵浦光的同时，为激光提供增益的工作室；所述气体工作室包括激光透射窗口，所述激光透射窗口允许泵浦光射入气体工作室，将增益介质激发至高能态，同时允许589nm的激光透过并与谐振腔形成振荡光路。

进一步地，所述光源还包括气体温控和循环装置，所述气体工作室包括用于连接所述气体温控和循环装置的气体流动窗口，所述气体流动窗口允许钠原子气体和惰性气体进入或者流出气体工作室；所述气体温控和循环装置用于控制增益介质的温度保持在10摄氏度至1000摄氏度之间。

进一步地，气体温控和循环装置包括循环控制装置、气体温度控制器、流量阀、钠原子气体发生器以及用于连接上述装置的气体循环管道；所述循环控制装置为气体流动提供动力；气体温度控制器可以对气体进行加热或者制冷；钠原子气体发生器用于控制流动气体中钠原子的粒子数密度。增益介质从气体工作室流出来后进入气体温度控制器，气体温度控制器根据需要对流动气体进行加热或者制冷；再经过循环控制装置流出后进入流量阀，然后进入钠原子气体发生器，最后流动气体重新进入气体工作室工作。