[发明专利]基于太阳光泵浦实现微球激光器激光输出的方法

说明书

技术领域

本发明属于激光技术领域，特别涉及一种基于太阳光泵浦实现微球激光器激光输出的方法。

背景技术

近年来，激光器及其应用飞速发展，微球激光器具有体积小、低阈值、转化效率高等优点，在科研研究中得到了广泛关注。太阳能是纯净的可再生能源，有效开采和利用太阳能具有十分重大的意义。目前，对于太阳能的利用最为广泛的是太阳能热水器以及太阳能发电。其利用方式有光-热转化和光-电转化，而以太阳能作为泵浦源可以直接实现光-光转化。由于太阳光杂乱无章并且频谱较宽所以以太阳能作为泵浦源可以将杂乱无章的太阳光转化为单色性较好的激光。以太阳光作为激光器的泵浦源实现激光输出的方法具有运行成本低、无污染、结构简单等优点。

发明内容

本发明以太阳光作为泵浦源，提出了一种基于太阳光泵浦实现微球激光器激光输出的方法。

本发明具体是：将直径为5-100厘米的聚焦透镜垂直于入射的平行太阳光；将锥形的掺铒光纤下端直径为50-300微米的掺铒光纤微球放置于该聚焦透镜的焦点位置，使得平行入射的太阳光聚焦于掺铒光纤微球；将直径为5-10厘米的聚焦透镜平行于太阳光放置，并接近掺铒光纤微球；太阳光中波长落在980nm或1480nm附近的光作为掺铒光纤微球的泵浦光，当光入射后，耦合进入微球内的光波在微球的表面不断地发生全反射，沿着微球的赤道不断发生绕行，光经过掺铒光纤微球放大后产生1550nm附近的激光。

本发明适用于光纤微球激光器技术领域，将太阳光应用于激光器的泵浦源，微球用作谐振腔，掺铒光纤微球用作增益介质，构建了一种基于太阳光泵浦的微球激光器。太阳光杂乱无章并且频率分布范围较宽，所以本发明可以将杂乱无章的太阳光转换为单色性好的激光。以太阳能作为激光器的泵浦源具有结构简单，成本低，无污染的优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明实施例中基于太阳光泵浦实现微球激光器激光输出光谱图。

具体实施方式

如图1所示，实现本发明的设备包括锥形的掺铒光纤2，其下端有一个直径L（100微米）的掺铒光纤微球3，在锥形的掺铒光纤基础上加工成掺铒光纤微球属于现有成熟技术；选用一个直径D（20厘米）的聚焦透镜1和直径为d（5厘米）的聚焦透镜4。将直径D（20厘米）的聚焦透镜1垂直于入射的平行太阳光；将锥形的掺铒光纤2下端的掺铒光纤微球3放置于直径D（20厘米）的聚焦透镜1的焦点位置，使得平行入射的太阳光聚焦于掺铒光纤微球3；将直径为d（5厘米）的聚焦透镜4平行于太阳光放置，并接近掺铒光纤微球3，从而收集从掺铒光纤微球3发出的激光；光谱分析仪5用于测量通过直径为d（5厘米）的聚焦透镜4收集的掺铒光纤微球激光。

太阳光的波长范围在300～2500nm之间，其波长落在980nm或1480nm附近的光可以作为掺铒光纤微球的泵浦光。掺铒光纤微球上的铒离子，在未受到太阳光的激励时铒离子处于低能级，经过太阳光的照射后，铒离子吸收光子的能量，从低能级跃迁至高能级，从而使得高能级上的粒子数大于低能级的粒子数，实现粒子数反转，然后处于高能级的铒离子产生受激辐射从高能级跃迁到低能级同时发射出一个与外来光子完全相同的光子，从而增加了太阳光光子的数量。当光入射后，耦合进入微球内的光波在微球的表面会不断的发生全反射，沿着微球的赤道不断发生绕行，太阳光中980nm或1480nm的光经过掺铒光纤微球放大后就产生了1550nm附近的激光，见图2。

该发明主要利用了太阳光中波长为980nm和1480nm附近的光作为掺铒材料的泵浦，以低阈值光纤微球作为激光器结构，从而实现了波长在1550nm附近的激光输出。由于太阳光是纯净的可再生能源，以太阳能作为激光器的泵浦源将杂乱无章的自然光经过放大后转换为单色性好的激光，具有运行成本低的优点，特别适合于外太空激光应用。