[发明专利]一种太阳能诱发激光装置及方法

说明书

一种太阳能诱发激光装置及方法，包括菲涅尔透光镜、增幅反射板、聚光镜、激光晶体、共振器、反射镜、光纤维、可移动轨道及冷却系统；冷却系统由冷却器Ⅰ、冷却器Ⅱ、输水管、回水管及储水罐组成。太阳光先投射到菲涅尔透光镜，投射到增幅反射板的太阳光亦反射到菲涅尔透光镜上，增强密度的太阳光经过菲涅尔透光镜一次聚集投射到表面包覆反射箔的聚光镜上，由聚光镜二次聚集后入射到激光晶体内，从激光晶体中诱发出接近1064nm的红外激光投射到共振器，从共振器射出1064nm红外激光通过反射镜输入进光纤维后输出使用。本发明可有效提高太阳能集聚密度和强度，增强太阳能诱发激光束功率，并可在不需任何电力的情况下实现诱发装置的冷却。

技术领域

本发明属于太阳能利用技术领域，特别涉及一种将太阳能聚集起来产生高能量强度后诱发激光源的装置和方法。

背景技术

随着经济的高速发展，人类对能源的需求越来越大。但考虑到限制CO₂排放等因素，在目前得到利用的能源和能源材料中，既不破坏地球环境又具有高度安全性的能源当属太阳能为主要候选。太阳能是一种自然界的辐射能，属于具有即时性，而且必须即时转换成其它形式能量才能利用或贮存的能源。将太阳能转换成不同形式的能量需要不同的能量转换方式，集热器通过吸收面可以将太阳能转换成热能；利用光伏效应太阳电池可以将太阳能转换成电能；通过光合作用植物可以将太阳能转换成生物质能，等等。原则上，太阳能可以直接或间接转换成任何形式的能量，但转换次数越多，最终太阳能转换的效率便越低。

在太阳能利用领域，传统方法主要有光热转换、光电转换和太阳能-氢能转换等技术。在传统的太阳能应用技术中，主要都使用低密度太阳能进行转换，但最近采用高密度太阳能进行光-光转换的技术受到重视，这就是通过高密度太阳能诱发激光源的技术。太阳能诱发激光技术最主要的优点就是使用自然能源实现激光技术，即可以在无外界电源情况下广泛应用激光技术，实现不用电力直接将太阳光转化为激光，进而可以在苛刻的环境条件下实现激光测量，激光切割和激光焊接等技术，并可以用于激光通讯、激光加工以及原材料精炼等所有激光应用领域，且没有任何环境污染。

但目前来说，太阳能诱发激光技术仍比较前沿，多由科研院所进行研究开发，受限于所采集太阳光的集聚能量密度，普遍存在诱发激光功率较低的问题。另外，在集聚太阳光过程中，一些装置部件容易被集聚的热量损伤，因此适宜的冷却措施不可缺少，但常规冷却往往仍然涉及到电力驱动，因而并没做到真正意义上的完全不使用电力。

综上，在使用太阳能诱发激光的光-光转换技术中，实现高效聚光提高太阳能集聚密度，以及诱发装置的冷却都很关键。基于此，本专利提出一种新型太阳能诱发激光装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可高效地提高太阳能集聚密度和强度，进而提高太阳能诱发激光功率，同时不需电力便可实现诱发装置自循环冷却的太阳能诱发激光装置及方法。

为此，本发明所采取的技术解决方案是：

一种太阳能诱发激光装置，包括菲涅尔透光镜、增幅反射板、聚光镜、激光晶体、共振器、反射镜、光纤维、支座、可移动轨道、支架及冷却系统；冷却系统由冷却器Ⅰ、冷却器Ⅱ、输水管、回水管及储水罐组成；菲涅尔透光镜、聚光镜、激光晶体、共振器、反射镜依次设置在同一光轴上，聚光镜的聚焦面与激光晶体入射端面接触，聚光镜和激光晶体外围分别设有冷却器Ⅰ和冷却器Ⅱ，冷却器Ⅰ和冷却器Ⅱ分别通过输水管和回水管与储水罐连通，冷却器Ⅱ与共振器分别安装在可移动轨道的支架和支座上；在菲涅尔透光镜周边设有太阳光增幅反射板，用于增强投射到菲涅尔透光镜的太阳光密度，使投射到增幅反射板的太阳光通过反射也投射到菲涅尔透光镜上。

所述聚光镜为抛物线型锥体聚光镜，用于实现太阳光的二次聚集，聚光镜锥体表面包覆有反射箔，用于使聚光镜内部分入射到聚光镜锥体表面的太阳光也反射到聚光镜的聚焦面。

所述冷却储水罐中储满冷却水，储水罐内最高水位的二分之一高度高于冷却器。