[实用新型]一种多波长输出的太阳光泵浦固体激光器

说明书

技术领域

本实用新型涉及固体激光器技术领域，具体涉及一种多波长输出的太阳光泵浦固体激光器。

背景技术

现有的太阳光泵浦激光器，主要为单一激光晶体单波长激光输出或为多激光晶体单波长激光输出，其功能都是利用太阳光直接泵浦激光工作物质实现太阳光到激光的能量转换。最常用的太阳光直接泵浦固体激光器的激光工作物质为掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)，常见输出波长为1064nm。

Nd:YAG因其增益高、热特性好而成为当前固体激光器中最常见的激光工作物质。太阳光直接泵浦激光晶体的固体激光器的设计是由聚光系统将太阳光汇聚到激光工作物质而获得激光输出，实现太阳光到激光的直接转换。太阳光直接泵浦固体激光器因为其以太阳光为能源、激光特性稳定、使用寿命长、能量转换效率高等特点在科研、工业以及军事等领域都有着广泛的应用前景。然而，目前的太阳光泵浦固体激光器都是工作在单一输出波长的状态，多个波长输出的太阳光泵浦固体激光器尚未有相关研究。特别是太阳光泵浦固体激光器应用于激光通信领域，多波长输出是通信系统实现波分复用的关键。在现有基于太阳光泵浦激光器的空间激光通信系统方案设计中，激光作为载波源通过光纤耦合进入调制系统，利用调制器将目标电信号加载至激光束上，最终实现激光通信。但目前太阳光泵浦激光器输出的波长只有1064nm，单一输出的激光波长只能实现一路信号的调制与传输，大大限制了系统的通信速率，不能充分体现光通信系统的速率优势。

为提高空间通信系统的工作效率，研究新型的多波长输出太阳光直接泵浦固体激光器具有深远意义。通过增加空间通信系统载波源即太阳光泵浦激光器的输出波长数量，利用波分复用技术实现多波长分别调制，最终可获得通信速率的成倍增长。

Nd:YAG激光器为四能级系统，Nd:YAG晶体的荧光光谱有多个峰值，除最常见的1064nm外，还有1052nm、1062nm、1074nm、1318.8nm等。在一般工作条件下，Nd:YAG激光器在室温时以最强的4F^3/2→4I^11/2跃迁产生1064nm波长的振荡。如果以特殊设计的谐振腔反射镜作为输出镜或使用镀有高度选择性介质膜的反射镜即可获得其他波长的跃迁。通过选用特殊设计的输出反射镜，抑制其他不需要的波长的激光振荡，为所需波长的振荡提供最佳条件，这一技术理论上可在Nd:YAG中产生20多种跃迁。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种多波长输出的太阳光泵浦固体激光器，能够在太阳光泵浦下，实现多波长的激光输出。为达到上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种多波长输出的太阳光泵浦固体激光器，包括腔体、冷却导管、激光晶体束、晶体固定支架；

腔体内加工有通孔，通孔的一端为激光器的进光口，通孔内表面镀高反射率材料；在通孔内同轴放置冷却导管，冷却导管内同轴设置激光晶体固定支架，腔体上设置有两个与冷却导管贯通的开口，用于安置冷却导管的进水支管和出水支管，进水支管和出水支管连通冷却装置；冷却导管在进光口一端的端面为半球形；冷却导管除支管处的开口外，其余各处密封；激光晶体束为两根以上并列放置的棒状激光晶体，由晶体固定支架固定在冷却导管内；冷却导管和晶体固定支架为透光性材质。

其中晶体固定支架包括中心部分和外围部分，中心部分为：一个圆柱体，所述圆柱体中有两个以上用于放置激光晶体的圆柱通孔，圆柱体的外圆周面上沿其周向有两个以上半圆柱槽；外围部分为：一个柱体，柱体的外圆周设置有4个圆弧槽。

较佳地，腔体内通孔为锥形通孔，锥形通孔的大开口端为激光器的进光口。

进一步地，通孔内表面镀金。

较佳地，冷却导管和晶体固定支架的材质为熔融石英。

进一步地，激光晶体束由5根Nd:YAG激光晶体组成，在入射端面各自镀有1052nm、1062nm、1064nm、1074nm，1318.8nm波段全反射膜，出射端面镀有对应波段的部分反射膜。

较佳地，锥形通孔大开口端半径为15mm，小开口端半径为7mm，高为40mm。

有益效果：

本实用新型的激光晶体束由多根激光晶体组成，能够实现多波长输出，在晶体固定支架内置冷却液流通孔，实现对激光晶体的冷却，使得激光器能够正常工作；

本实用新型的多波长激光输出的设计充分满足空间通信系统的波分复用调制需求，为实现高速率空间光通信奠定基础；

本实用新型为多波长输出太阳光泵浦固体激光器，以太阳光为直接能源，采用锥形腔结构，能够充分利用泵浦光，实现端面与侧面的同时泵浦；