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申请/专利权人：电子科技大学

摘要：本发明公开了一种超高能量高稳定太阳光泵浦窄脉冲激光器，太阳光泵浦高功率窄脉冲激光生成系统通过太阳光收集阵列收集用于调Q脉冲振荡器泵浦以及用于主能量放大器能量放大泵浦的阳光，然后，通过构建的太阳光泵浦调Q脉冲振荡器，在二级聚光腔内利用Cr,Nd:YAG激光晶体棒吸收并激发出1064μm的激光，通过电光调制器电光调制后的激光在输出镜与镀膜反射镜之间来回运行构成调Q激光腔输出种子脉冲激光，最后，在主能量放大器中，通过侧面泵Cr,Nd:YAG模块进一步放大，从而得到极大能量窄脉冲激光，以实现超远激光通信。太阳光泵浦功率稳定系统通过太阳光跟踪装置跟踪太阳，确保菲涅尔透镜的镜面法线在太阳移动过程中指向太阳，使得光功率稳定，从而稳定太阳光泵浦功率，实现稳定的极大能量窄脉冲激光的产生。

主权项：1.一种超高能量高稳定太阳光泵浦窄脉冲激光器，其特征在于，包括太阳光泵浦高功率窄脉冲激光生成系统以及太阳光泵浦功率稳定系统两个部分，其中：太阳光泵浦高功率窄脉冲激光生成系统包括：太阳光收集阵列，用于直接获取光能，包括至少一块由菲涅尔透镜组成的单板太阳光收集器，每块单板太阳光收集器的菲涅尔透镜数量根据需要收集的光功率来确定，通过每一片菲涅尔透镜镜面的太阳光都被汇聚入一根石英导入光纤，然后将单板太阳光收集器上多根石英导入光纤进行合束作为单板太阳光收集器的输出；太阳光收集阵列所有单板太阳光收集器输出的阳光分为两部分，一部分用于调Q脉冲振荡器的泵浦，输出到太阳光泵浦调Q脉冲振荡器，另一部分用于能量放大的泵浦，输出到主能量放大器；太阳光泵浦调Q脉冲振荡器，用于产生种子脉冲激光，由聚焦透镜、镀膜反射镜、二级聚光腔、半波偏振片、电光调制器与输出镜构成，其中，二级聚光腔内有一条Cr,Nd:YAG激光晶体棒，来自太阳光收集阵列的阳光首先通过聚焦透镜进行初步聚焦，初步聚焦后得到的光束通过镀膜反射镜进入二级聚光腔进行二级汇聚，在二级激光腔中，二级汇聚后的光束被Cr,Nd:YAG激光晶体棒吸收并激发出1064μm的激光，该激光通过半偏振波片送入电光调制器，电光调制后的激光在输出镜与镀膜反射镜之间来回运行，构成调Q激光腔；通过半波偏振波片的部分偏振光，进入晶体后在不同偏振方向的光之间出现相位差，此时对电光调制器中的晶体外加电场，使其折射率发生变化，部分偏振光将无法通过电光调制器，导致调Q激光腔的损耗变大，Q值变低，这样让激光上能级积蓄更多的粒子，等积蓄一段时间后，在外触发信号的控制下撤销外加电场，让折射率恢复，Q值变高，形成雪崩式的激光震荡，产生一个纳秒巨脉冲即种子脉冲激光从输出镜输出；主能量放大器，用于将太阳光泵浦调Q脉冲振荡器输出的种子脉冲激光进行后级能量放大，输出极大能量窄脉冲激光，包括两片凹面相对的反射镜组成腔体，进入主能量放大器的种子脉冲激光通过一端的凹面反射镜进入腔体，进入腔体后的种子脉冲激光经过法拉第镜调整光束的偏振特性，再送入侧面泵Cr,Nd:YAG模块用于光能量的再放大，来自太阳光收集阵列的阳光通过一聚焦透镜汇聚到该侧面泵Cr,Nd:YAG模块，为种子脉冲激光提供抽运能量，在抽运作用下，种子脉冲激光的能量经过侧面泵Cr,Nd:YAG模块后获得极高增益，光功率被进一步放大，得到极大能量窄脉冲激光，然后从另一端的凹面反射镜输出；太阳光泵浦功率稳定系统包括：太阳光跟踪装置，安装在单板太阳光收集器的正中央，由四象限探测器、定标算法单元、卡尔曼滤波器、PI控制器、转台组成，其中，四象限探测器由感光面由朝向4个方位的面型光电探测器组成，阳光通过柱形感光孔进入到四象限探测器，其光斑落在感光面上输出4路电流信号，通过4路电流信号并结合定标算法，获得当前时刻菲涅尔透镜的镜面法线与太阳之间的方位差，将方位差送入卡尔曼滤波器进行误差预测，得到误差值送入PI控制器得到控制信号，最后，将该控制信号反馈至转台进行方位调整，确保菲涅尔透镜的镜面法线在太阳移动过程中指向太阳；光导入稳定装置，安装在单板太阳光收集器的一个或多个菲涅尔透镜上，由电控光阑、光功率探测器、卡尔曼滤波器、PI控制器组成，阳光首先通过菲涅尔透镜经过电控光阑后聚集于石英光纤，利用光功率探测器探测多根石英导入光纤进行合束后阳光，进行功率监测，监测值送入卡尔曼滤波器进行误差预测，再将误差值送入PI控制器得到控制信号，最后，把控制信号反馈至电控光阑进行光收集量的调整，使得光功率稳定。

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