專利名稱：一種用于太陽光泵浦激光器的光線匯聚聚光腔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光器聚光腔，具體涉及一種用于太陽光泵浦激光器的光線匯聚聚光腔。屬于固體激光器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的用于太陽光泵浦激光器的聚光腔，主要有錐形金屬腔，CPC等，其功能都是對上一級匯聚的太陽光進一步匯聚。聚光腔常用的泵浦方式為端面泵浦與側(cè)面泵浦，端面泵浦對輸出功率影響很大。
對于CPC，它對工作物質(zhì)的泵浦為側(cè)面泵浦，因此，CPC的泵浦效果不好，輸出功率不高；對于錐形金屬腔，其泵浦方式為端面泵浦加側(cè)面泵浦，提高了輸出功率，但由于其入光口處安置的是平面鏡，太陽光只能平行進入腔內(nèi)，而且其反射面多為鍍金、鋁等金屬材料，工作時為全反射，使得太陽光在腔中心的工作物質(zhì)上分布很不均勻，使得工作物質(zhì)各個部分不能同時達到閾值，因此太陽光不能被充分利用，所以激光器的輸出功率不高。
因此為提高聚光腔的光線匯聚和泵浦效果，研究新型的光線匯聚聚光腔，能夠使太陽光在工作物質(zhì)上分布更加均勻，工作物質(zhì)有更多部分達到閾值，利用率更高，最終使激光器的輸出功率更高。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種用于太陽光泵浦激光器的光線匯聚聚光腔，本發(fā)明使用錐形腔體，通過在入光口安裝凸透鏡，并使用漫反射材料作為腔體的反射面實現(xiàn)太陽光的匯聚，從而提高太陽光利用率，使激光器的輸出功率更高。
為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為
—種用于太陽光泵浦激光器的光線匯聚聚光腔，包括錐形腔體，錐形腔體的兩端各有一個口聯(lián)通錐形腔體的內(nèi)外用于冷卻水的出入，錐形腔體內(nèi)部中軸線上固定有棒狀激光工作物質(zhì)。
該光線匯聚聚光腔還包括凸透鏡，凸透鏡安置在錐形腔體入光口處；
其中錐形腔體的內(nèi)反射面采用漫反射材料。
有益效果
I、本發(fā)明為錐形腔，同時利用了端面泵浦和側(cè)面泵浦，并通過在入光口加透鏡，能夠?qū)θ肷涮柟膺M一步匯聚，提高了端面泵浦效果，提高了激光器的輸出功率。
2、本發(fā)明使用漫反射材料作為錐形腔體的反射面使光在工作物質(zhì)上的分布更加均勻，從而使太陽光的利用率更高，激光器的輸出功率更高。


圖I為本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是用TracepiO軟件分別模擬相同尺寸的鍍金腔和漫反射腔在工作物質(zhì)上沿軸線方向的光強分布情況。(a)為漫反射腔的光強分布，(b)為鍍金腔的光強分布。其中坐標的X軸表示棒狀工作物質(zhì)上的位置，其中設(shè)棒狀工作物質(zhì)接近入光口的一端位置為0，y 軸表示棒狀工作物質(zhì)的溫度。
具體實施方式
本發(fā)明提供了一種用于太陽光泵浦激光器的光線匯聚聚光腔，該聚光腔使用常用的錐形腔體結(jié)構(gòu)，錐形腔體能夠同時利用端面泵浦和側(cè)面泵浦，本發(fā)明在錐形腔體的入光口處增加凸透鏡，提高了端面泵浦效果；錐形腔體使用漫反射材料作為腔體的反射面，從而提高太陽光利用率。本發(fā)明的以上設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)太陽光的進一步匯聚，使激光器的輸出功率更高。本發(fā)明適用于太陽光泵浦激光器系統(tǒng)，作為系統(tǒng)的聚光腔。
下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。
本實施例使用錐形腔體，其結(jié)構(gòu)如圖I所示。
本實施例中的一種用于太陽光泵浦激光器的光線匯聚聚光腔，包括錐形腔體(I)、 凸透鏡(2)；
錐形腔體(I)包括反射面(5 )、激光工作物質(zhì)(6 )、出水口( 3 )、入水口( 4);錐形腔體(I)的外形為長方體，長方體內(nèi)部開設(shè)錐形腔，錐形的高等于長方體的長，錐形的底面為錐形腔體的入光口 ；錐形腔體的兩端各有一個口聯(lián)通錐形腔體的內(nèi)外用于冷卻水的出入， 其中靠近錐形底面的口為出水口( 3 )，靠近錐形頂點的口為出水口( 4);激光工作物質(zhì)(6 ) 為棒狀物質(zhì)，固定在挖空的錐形的中軸線上，棒狀的激光工作物質(zhì)(6)貫穿錐形腔體，其一端靠近錐形腔體入光口，另一端可自錐形的頂點處探出，也可與長方體外形的底面保持平
本實施例對上述錐形腔體所做的改進包括
在錐形腔體(I)入光口處安置凸透鏡(2)；
錐形腔體(I)內(nèi)反射面(5)采用漫反射材料，本實施例中所選用的漫反射材料是陶瓷。
實驗過程中太陽光通過入光口進入，在入光口處安置的凸透鏡可以達到對大陽光再次匯聚的效果，使太陽光能更加集中在棒狀的激光工作物質(zhì)上，增強了端面泵浦的太陽光；錐形腔體的內(nèi)表面為漫反射材料，所以太陽光入射至錐形腔體之后的反射方式為漫反射，這樣就使得太陽光在工作物質(zhì)上的分布更加均勻，有更多部分達到閾值而發(fā)射激光。
圖2是用TracepiO軟件分別模擬相同尺寸的鍍金腔和漫反射腔在棒狀工作物質(zhì)(6)上沿軸線方向的光強分布情況，圖中使用棒狀工作物質(zhì)(6)上的溫度來代表光強?？梢钥闯觯鈴娫诼瓷淝恢械姆植急儒兘鹎桓泳鶆?。通過實驗對比得出在相同的太陽光功率下，相同尺寸的鍍金腔得到的最大激光輸出功率為10W，而本發(fā)明得到的最大激光輸出功率為18. 5ff0
綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于太陽光泵浦激光器的光線匯聚聚光腔，包括錐形腔體(1)，錐形腔體(I)的兩端各有一個口聯(lián)通錐形腔體的內(nèi)外用于冷卻水的出入，錐形腔體內(nèi)部中軸線上固定有棒狀激光工作物質(zhì)(6)，其特征在于所述的光線匯聚聚光腔還包括凸透鏡(2)，凸透鏡(2)安置在錐形腔體(I)入光口處； 所述的錐形腔體(I)的內(nèi)反射面(5)采用漫反射材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于太陽光泵浦激光器的光線匯聚聚光腔，屬于固體激光器技術(shù)領(lǐng)域。該聚光腔使用常用的錐形腔體結(jié)構(gòu)，錐形腔體能夠同時利用端面泵浦和側(cè)面泵浦，本發(fā)明在錐形腔體的入光口處增加凸透鏡，提高了端面泵浦效果；錐形腔體使用漫反射材料作為腔體的反射面，從而提高太陽光利用率。本發(fā)明的以上設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)太陽光的進一步匯聚，使激光器的輸出功率更高。本發(fā)明適用于太陽光泵浦激光器系統(tǒng)，作為系統(tǒng)的聚光腔。
文檔編號H01S3/08GK102946042SQ20121039172
公開日2013年2月27日 申請日期2012年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月16日
發(fā)明者張海洋, 郝嘉胤, 趙長明, 楊蘇輝, 徐鵬, 王華昕, 何滔 申請人:北京理工大學