1 北京理工大学光电学院, 北京 100081
2 北京理工大学精密光电测试仪器及技术北京市重点实验室, 北京 100081
3 北京理工大学信息光子技术工业和信息化部重点实验室, 北京 100081
为了实现高效的太阳光泵浦系统,有必要设计一种兼具低热冲击和高聚光量的泵浦腔。利用TracePro软件建立菲涅耳透镜、瓶形泵浦腔二级系统,通过优化确定了最佳入窗口径、入窗位置、出窗口径、瓶腰直径、瓶腰位置、晶体棒长。通过理论计算得出了长度为60 mm晶体棒的泵浦阈值功率为4.568 W/m 2,最佳系统结构的输出功率为18.21 W,热透镜焦距为31.0 cm。在与锥形腔的比较中计算得出两种腔形下晶体棒的轴向温度分布曲线,通过对比表明,瓶形腔在减少热冲击和提高抽运光均匀性上具有明显的优势。本文的优化设计为后续实验提供了新思路。
激光器 太阳光抽运激光器 瓶形腔 Nd∶YAG; 热效应 光学学报
2021, 41(24): 2414003
为了实现太阳光向激光的转化，设计并搭建了采用两级汇聚系统的实验系统。用菲涅耳透镜作为第1级汇聚系统，以漫反射锥型腔作为第2级汇聚系统，采用Nd∶YAG作为工作物质。在太阳光的入射功率密度大约为950W/m2时，实验最高可得到13.3W的功率输出。用LASCAD软件对谐振腔进行模拟，得到了晶体棒工作时的温度分布和折射率分布；通过改变参量，对系统进行优化，得到了输出功率随腔长和输出镜反射率的变化规律，找到了最佳腔长为142mm，最佳输出镜反射率为91%。结果表明，通过调整腔长和输出镜反射率的大小，找到最佳值，可有效地提高太阳光直接抽运激光器的输出功率。
激光器 系统优化 LASCAD软件 太阳光抽运激光器 lasers system optimization LASCAD software solar pumped laser
太阳光抽运激光器中，抽运系统提供的太阳抽运光与激活晶体之间的耦合决定了激光输出的总体效率。使用Tracepro软件，建立了菲涅耳透镜、锥形抽运腔二级抽运系统模型，并对该系统进行优化。通过分析菲涅耳透镜焦斑能量沿轴线的分布，得到了锥形腔入射窗口的口径和窗口距菲涅耳透镜的距离。通过改变锥形抽运腔的腔长和锥度，分析晶体棒轴向抽运功率密度分布，得到了锥形腔的最佳结构，并对镜面反射腔和陶瓷腔进行了详细的介绍。
激光器 太阳光抽运激光器 菲涅耳透镜 锥形抽运腔 Tracepro软件
太阳能是规模最大的可再生能源，为充分利用这一资源，太阳光直接抽运激光器是一种明智的选择。提出并搭建了采用两级会聚系统的太阳光抽运激光器系统。使用菲涅耳透镜作为大口径成像型第一级会聚系统，漫反射锥形聚光腔作为非成像型第二级会聚系统提高入射太阳光到工作物质的耦合效率。采用Nd:YAG晶体作为工作物质，获得了2.85 W的激光输出，从太阳光到激光的转换效率为0.43%。从菲涅耳透镜会聚效率、聚光腔内激光棒轴线上的功率分布等会聚系统方面和激光输出特性方面分析了该太阳光抽运激光器的性能；探讨了转换效率低的原因，并提出了相应的改进措施。
激光器 太阳光抽运激光器 菲涅耳透镜 漫反射聚光腔 Nd:YAG晶体 中国激光
2011, 38(10): 1002002
