[发明专利]一种太阳光泵浦激光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳光泵浦激光器，属于光电子激光技术领域。 

背景技术

太阳光是一种连续宽光谱光源，其辐射谱中含有许多常用的激光泵浦吸收带，将聚焦高能量密度的太阳光耦合到激光介质中，对激光介质进行泵浦已经实现激光输出，这类激光器被称之为太阳光泵浦激光器，其在卫星激光通信、空间能量无线传输、空间激光武器等领域具有潜在的应用前景。目前，太阳光泵浦激光器已经实现了120W的连续激光输出，转换效率高达30W/m²（T. H. Dinh, T. Ohkubo, T. Yabe, et al.120 watt continuous wave solar-pumped laser with a liquid light-guide lens and an Nd:YAG rod. Optics Letter. 2012, 37(13):2670-2672）。 

采用大口径光学系统收集阳光，其聚焦光斑尺寸大于激光介质的端面，研究人员采用二次反射的方式将未直接入射到激光介质端面的阳光再次反射到激光介质表面，从而形成端面泵浦和侧面泵浦相结合的混合泵浦激光器。由于侧面泵浦激光器的转换效率低于端面泵浦激光器的转换效率，因此混合泵浦激光器的转换效率也必将低于端面泵浦激光器的转换效率。

发明内容

为克服上述矛盾，本发明的目的在于提供了一种太阳光泵浦激光器。本发明采用透镜导管将收集光学系统收集的阳光直接耦合到激光介质的端面，是一种端面泵浦激光器，具有高的转换效率和好的光束质量。 

如附图1所示，本发明提供的一种太阳光泵浦激光器包括收集光学系统1、透镜导管2、激光介质3、输出腔镜4和制冷器5；其中收集光学系统1、透镜导管2、激光介质3和输出腔镜4从左至右依次设置在同一光轴上；激光介质3的左侧端面与输出镜4间构成所述的一种太阳光泵浦激光器的谐振腔；收集光学系统1将自然界的太阳光汇聚，该汇聚的阳光从透镜导管2左侧端面进入，从透镜导管2的右侧端面出射并从激光介质3的左端面进入激光介质3内部，激光介质3吸收阳光而发出波长为λ光，激光介质3发射的光在激光介质3左端面和输出腔镜4间往返运动，部分从输出腔镜4出射产生λ波长激光；

所述的收集光学系统1优选平凸透镜、菲涅尔透镜或凹面反射镜，使用时保证太阳中心在其光轴上，用于收集太阳光并进行汇聚；

所述的透镜导管2优选光学玻璃材料制作的两个底面均为凸球面的圆台或棱台，其底面外径较大的一侧为所述的透镜导管2的左侧，用于将来自收集光学系统1的汇聚阳光耦合到激光介质3中；

所述的激光介质3优选掺稀土离子的光学玻璃、晶体或光纤，外形结构为圆棒状或长方体，左侧端面镀制的光学薄膜对400-850nm波段透射率不小于99%，对λ波长光反射率不小于99.5%，右侧端面镀制的光学薄膜对λ波长光透射率不小于99.5%，其四个侧面与冷却液或热导率较高的材料紧密接触，用于吸收阳光并发射λ波长激光，其左侧端面用作所述的一种太阳光泵浦激光器的高反射腔镜；

所述的输出腔镜4优选光学玻璃材料制作的平面镜或凹面镜，其左侧和右侧面均镀制光学薄膜，左侧面对波长λ光透射率小于20%，右侧面对波长λ光透射率不小于99.2%，用作所述的一种太阳光泵浦激光器的输出镜；

所述的制冷器5优选半导体温控器或水冷机，用于将激光介质3内部产生的热量导出。

有益效果：本发明提供的一种太阳光泵浦激光器，该激光器采用透镜导管将收集光学系统收集的阳光直接耦合到激光介质的端面进行泵浦，具有高的转换效率和好的光束质量。

附图说明

图1是一种太阳光泵浦激光器示意图。 

图中1-收集光学系统、2-透镜导管、3-激光介质、4-输出腔镜、5-制冷器。