CN106356708A - 基于阳光泵浦的星上多激光载波生成系统和方法 - Google Patents

基于阳光泵浦的星上多激光载波生成系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106356708A
CN106356708A CN201611084734.8A CN201611084734A CN106356708A CN 106356708 A CN106356708 A CN 106356708A CN 201611084734 A CN201611084734 A CN 201611084734A CN 106356708 A CN106356708 A CN 106356708A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
crystal
reflecting mirror
solar
pumped
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201611084734.8A
Other languages
English (en)
Inventor
刘阳
周必磊
张伟
赵艳彬
李文峰
夏俊
邓小飞
罗超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Institute of Satellite Engineering
Original Assignee
Shanghai Institute of Satellite Engineering
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Institute of Satellite Engineering filed Critical Shanghai Institute of Satellite Engineering
Priority to CN201611084734.8A priority Critical patent/CN106356708A/zh
Publication of CN106356708A publication Critical patent/CN106356708A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/0915—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by incoherent light
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
    • H01S3/108—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

本发明提供了一种基于阳光泵浦的星上多激光载波生成系统和方法，该系统包括耦合镜组、第一反射镜、双掺杂激光晶体、声光晶体、第二反射镜、第三反射镜、极化晶体，第一反射镜位于耦合镜组和双掺杂激光晶体之间，声光晶体位于双掺杂激光晶体和第二反射镜之间，第三反射镜位于第二反射镜和极化晶体之间。本发明采用阳光泵浦源，同时利用高效非线性频率变换相位匹配技术即准相位匹配技术实现多波长激光的同时输出，该相位匹配技术不要求正交光束光源，能够利用晶体的整个透光范围而且调谐方式丰富多样。

Description

基于阳光泵浦的星上多激光载波生成系统和方法
技术领域
本发明涉及一种星上多激光载波生成系统和方法，具体地，涉及一种基于阳光泵浦的星上多激光载波生成系统和方法。
背景技术
为实现高效率、高功率、长寿命、波分复用太阳光泵浦激光通信系统建设，可以采用阳光泵浦与非线性光学系统技术相结合的方式，产生能够同时或交替输出不同波长的太阳光泵浦激光系统。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于阳光泵浦的星上多激光载波生成系统和方法，其应用于星上光通信的太阳光直接泵浦多载波生成系统设计，采用阳光泵浦源，同时利用高效非线性频率变换相位匹配技术即准相位匹配技术实现多波长激光的同时输出，该相位匹配技术不要求正交光束光源，能够利用晶体的整个透光范围而且调谐方式丰富多样。
根据本发明的一个方面，提供一种基于阳光泵浦的星上多激光载波生成系统，其特征在于，所述基于阳光泵浦的星上多激光载波生成系统包括耦合镜组、第一反射镜、双掺杂激光晶体、声光晶体、第二反射镜、第三反射镜、极化晶体，第一反射镜位于耦合镜组和双掺杂激光晶体之间，声光晶体位于双掺杂激光晶体和第二反射镜之间，第三反射镜位于第二反射镜和极化晶体之间。
优选地，所述声光晶体内置于一个复合双谐振腔体中。
优选地，所述基于阳光泵浦的星上多激光载波生成系统利用双掺杂激光工作晶体产生多路激光载波输出。
优选地，所述基于阳光泵浦的星上多激光载波生成系统利用阳光泵浦源。
本发明还提供一种基于阳光泵浦的星上多激光载波生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，太阳光聚合光源通过两个焦距小于50cm的耦合镜组进行光束汇聚，使输入到泵浦腔内的阳光辐射从发散状态趋于汇聚状态；
步骤二，第一反射镜镀膜是对1342nm，1064nm激光全反射，对808nm泵浦光增透；
步骤三，入射太阳光经过第一反射镜后，谐振腔内的双掺杂激光晶体将泵浦出两个比较高的输出激光基频载波，即1342nm和1064nm；
步骤四，两个基频载波经过声光晶体，声光晶体具有的是Q-switch(Q开关)功能，能够输出脉冲激光，该晶体可调整激光器输出为连续激光或脉冲激光；
步骤五，第二反射镜镀膜是1342nm部分反射，1064nm增透，第一反射镜和第二反射镜组成1342nm激光的谐振腔；
步骤六，第三反射镜镀膜是1064nm部分反射，1342nm增透，第一反射镜和第三反射镜组成1064nm激光的谐振腔；
步骤七，极化晶体为APPLT，是非周期性极化钽酸锂晶体，功能就是实现倍频与和频处理，将输入基频1064nm与1342nm激光载波转化为448nm、532nm、590nm与671nm的激光载波输出。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明利用太阳光能量作为唯一的能量来源，满足卫星光通信系统的多载波指标要求，降低现有基于电泵浦技术多载波带来的功耗、体积、重量倍增等问题。该系统可扩展使用其他固体激光工作晶体和非线性工作晶体。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明基于阳光泵浦的星上多激光载波生成系统的原理框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明基于阳光泵浦的星上多激光载波生成系统包括耦合镜组1、第一反射镜2、双掺杂激光晶体3、声光晶体4、第二反射镜5、第三反射镜6、极化晶体7，第一反射镜2位于耦合镜组1和双掺杂激光晶体3之间，声光晶体4位于双掺杂激光晶体3和第二反射镜5之间，第三反射镜6位于第二反射镜5和极化晶体7之间。
声光晶体内置于一个复合双谐振腔体中，用于选择连续或脉冲激光输出。
本发明利用阳光泵浦源，阳光泵浦源是阳光泵浦激光器的能量来源，提供汇聚后的阳光辐射，也是本发明中所有输出激光的直接能量来源。
复合双谐振腔体由一个输入反射镜和两个输出反射镜构成，内置双掺杂阳光泵浦工作晶体(如Cr：Nd：YVO4)，其功能是吸收阳光光源能量转换为1064nm和1342nm的激光谐振，两个输出反射镜分别放置于1064nm和1342nm激光谐振对应位置，因此可避免在空间上位置重叠。
非线性倍频和频工作晶体置于谐振腔外，其功能是将谐振腔内产生的1064nm基频光和1342nm基频光进行倍频，在谐振腔外形成532nm与671nm的激光载波；同时对谐振腔内输出的1064nm基频光与1342nm倍频光进行和频处理，产生590nm激光载波；同时将谐振腔内输出的1342nm基频光与671nm倍频光进行和频处理，产生448nm激光载波。
本发明利用双掺杂激光工作晶体产生多路激光载波输出，其中双掺杂是指在同一种固体激光器工作基质中掺杂两种不同的金属离子，“双掺杂”也可以拓展为多掺杂，多掺杂可以是2、3、4……N种金属离子等多种掺杂方式。掺杂的金属离子应可以实现对阳光某一谱段的能量吸收并泵浦出特定频率激光载波，或者对其他掺杂的金属离子具有光谱吸收促进作用。双掺杂激光工作晶体典型实例如本专利中使用的Cr：Nd：YVO4。将声光晶体内置于复合双谐振腔体中，通过对声光晶体的控制可实现对复合双谐振腔内多激光载波的连续或脉冲输出控制。利用三种反射镜实现复合双谐振腔设计，在空间上使两个不同基频泵浦腔得以复合利用，不降低任一基频载波的输出效率。利用非线性极化晶体实现基频载波的倍频与和频处理，使原有的多路基频激光载波数量倍增，在大功率条件下为实现波分复用创造理想载波条件。
本发明基于阳光泵浦的星上多激光载波生成方法包括以下步骤：
步骤一，太阳光聚合光源通过两个焦距小于50cm的耦合镜组进行光束汇聚，使输入到泵浦腔内的阳光辐射从发散状态趋于汇聚状态；
步骤二，第一反射镜镀膜是对1342nm，1064nm激光全反射，对808nm泵浦光增透；
步骤三，入射太阳光经过第一反射镜后，谐振腔内的双掺杂激光晶体将泵浦出两个比较高的输出激光基频载波，即1342nm和1064nm；
步骤四，两个基频载波经过声光晶体，声光晶体具有的是Q-switch(Q开关)功能，能够输出脉冲激光，该晶体可调整激光器输出为连续激光或脉冲激光；
步骤五，第二反射镜镀膜是1342nm部分反射，1064nm增透，第一反射镜和第二反射镜组成1342nm激光的谐振腔；
步骤六，第三反射镜镀膜是1064nm部分反射，1342nm增透，第一反射镜和第三反射镜组成1064nm激光的谐振腔；
步骤七，极化晶体为APPLT(Aperiodically Poled LiTaO3)，是非周期性极化钽酸锂晶体，功能就是实现倍频与和频处理，将输入基频1064nm与1342nm激光载波转化为448nm、532nm、590nm与671nm的激光载波输出。
利用太阳光直接光光转换提供作为激光载波的直接能源，并可利用同一种激光晶体同时泵浦多路基频载波；利用非线性极化晶体实现基频载波的倍频与和频处理，产生多路激光载波；利用三个反射镜实现两个泵浦腔的空间复用设计，简化系统设计难度；泵浦工作物质采用双掺杂手段处理，使工作物质具有高吸收效率和多个(如2个)泵浦输出基频；此外，该系统还具有可扩展，长寿命，热控设计简单，易于波分复用等技术特点。这种太阳光直接泵浦多激光载波生成系统可以应用到多种轨道上空间飞行器的空间激光通信系统，也可以应用于具有类似要求其他深空探测的飞行器光通信系统。本发明涉及一种应用于星上光通信的太阳光直接泵浦多激光载波生成系统，该系统利用阳光为泵浦源，在同一块激光晶体中可同时振荡着至少两种基波波长的激光输出，利用两种基波结合非线性晶体技术中的倍频、和频技术来实现多波长激光同时输出。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (5)

1.一种基于阳光泵浦的星上多激光载波生成系统，其特征在于，所述基于阳光泵浦的星上多激光载波生成系统包括耦合镜组、第一反射镜、双掺杂激光晶体、声光晶体、第二反射镜、第三反射镜、极化晶体，第一反射镜位于耦合镜组和双掺杂激光晶体之间，声光晶体位于双掺杂激光晶体和第二反射镜之间，第三反射镜位于第二反射镜和极化晶体之间。
2.根据权利要求1所述的基于阳光泵浦的星上多激光载波生成系统，其特征在于，所述声光晶体内置于一个复合双谐振腔体中。
3.根据权利要求2所述的基于阳光泵浦的星上多激光载波生成系统，其特征在于，所述基于阳光泵浦的星上多激光载波生成系统利用双掺杂激光工作晶体产生多路激光载波输出。
4.根据权利要求1所述的基于阳光泵浦的星上多激光载波生成系统，其特征在于，所述基于阳光泵浦的星上多激光载波生成系统利用阳光泵浦源。
5.一种基于阳光泵浦的星上多激光载波生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，太阳光聚合光源通过两个焦距小于50cm的耦合镜组进行光束汇聚，使输入到泵浦腔内的阳光辐射从发散状态趋于汇聚状态；
步骤二，第一反射镜镀膜是对1342nm，1064nm激光全反射，对808nm泵浦光增透；
步骤三，入射太阳光经过第一反射镜后，谐振腔内的双掺杂激光晶体将泵浦出两个比较高的输出激光基频载波，即1342nm和1064nm；
步骤四，两个基频载波经过声光晶体，声光晶体具有的是Q-switch(Q开关)功能，能够输出脉冲激光，该晶体可调整激光器输出为连续激光或脉冲激光；
步骤五，第二反射镜镀膜是1342nm部分反射，1064nm增透，第一反射镜和第二反射镜组成1342nm激光的谐振腔；
步骤六，第三反射镜镀膜是1064nm部分反射，1342nm增透，第一反射镜和第三反射镜组成1064nm激光的谐振腔；
步骤七，极化晶体为APPLT，是非周期性极化钽酸锂晶体，功能就是实现倍频与和频处理，将输入基频1064nm与1342nm激光载波转化为448nm、532nm、590nm与671nm的激光载波输出。
CN201611084734.8A 2016-11-30 2016-11-30 基于阳光泵浦的星上多激光载波生成系统和方法 Pending CN106356708A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611084734.8A CN106356708A (zh) 2016-11-30 2016-11-30 基于阳光泵浦的星上多激光载波生成系统和方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611084734.8A CN106356708A (zh) 2016-11-30 2016-11-30 基于阳光泵浦的星上多激光载波生成系统和方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106356708A true CN106356708A (zh) 2017-01-25

Family

ID=57863040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611084734.8A Pending CN106356708A (zh) 2016-11-30 2016-11-30 基于阳光泵浦的星上多激光载波生成系统和方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106356708A (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101442177A (zh) * 2008-11-24 2009-05-27 福州高意通讯有限公司 一种实现低泵浦功率密度及连续光泵浦激光器的方法
CN102082390A (zh) * 2010-12-20 2011-06-01 长春理工大学 太阳光光纤组束泵浦固体激光器
CN103427324A (zh) * 2012-05-15 2013-12-04 天津梅曼激光技术有限公司 复合波片法和频激光器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101442177A (zh) * 2008-11-24 2009-05-27 福州高意通讯有限公司 一种实现低泵浦功率密度及连续光泵浦激光器的方法
CN102082390A (zh) * 2010-12-20 2011-06-01 长春理工大学 太阳光光纤组束泵浦固体激光器
CN103427324A (zh) * 2012-05-15 2013-12-04 天津梅曼激光技术有限公司 复合波片法和频激光器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LIAO J等: ""Red, yellow, green and blue - four-color light from a single, aperiodically poled LiTaO3 crystal"", 《APPLIED PHYSICS B-LASERS AND OPTICS》 *
SHIGEAKI UCHIDA等: ""Experimental Study of Solar Pumped Laser for Magnesium-Hydrogen Energy Cycle"", 《AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106229806B (zh) 拉曼黄光泵浦的可调谐金绿宝石激光器
CN107968313A (zh) 用于海洋探测的多波长窄线宽全固态激光器
CN203747233U (zh) 种子注入式表面垂直发射太赫兹参量产生器
CN106374328B (zh) 基于软玻璃光纤覆盖2-10μm波段任意波长的中红外光纤激光器系统
CN103996968A (zh) 一种复合腔结构的自拉曼黄光激光器
CN107046222B (zh) 一种实现相近双波长输出的内腔光学参量振荡器
CN101592845A (zh) 双波长可调谐内腔太赫兹参量振荡器及其使用方法
CN105261915A (zh) 一种紧凑的光学差频太赫兹源
CN102412496A (zh) 一种基于非线性光学差频技术的太赫兹波辐射源
CN104269720A (zh) 一种基于内腔光学参量和差频效应的太赫兹辐射源
CN104868358A (zh) 可见光波段多波长可调型固体拉曼激光器
Lando et al. Solar-pumped solid state laser program
CN105186273B (zh) 一种双端面泵浦光参量振荡器
CN102751653A (zh) 基于光子晶体光纤简并四波混频的中红外光纤参量振荡器
CN204290023U (zh) 一种小型化宽光谱可调谐中红外内腔光参量振荡器
US7627008B2 (en) Laser apparatus and method for harmonic beam generation
CN205122984U (zh) 一种紧凑的光学差频太赫兹源
CN106356708A (zh) 基于阳光泵浦的星上多激光载波生成系统和方法
CN106410582A (zh) 一种人眼安全波段连续输出的共享腔光参量振荡器
CN202737315U (zh) 一种高能量激光倍频调q装置
CN100438232C (zh) Ld侧面泵浦准连续高功率红、绿双波长激光器
CN201766283U (zh) 半导体泵浦固体激光器被动调q试验装置
CN201383621Y (zh) 共线型双激光晶体全固态和频激光器
CN113675719A (zh) 一种可调谐长波中红外超快激光光源装置
CN2917036Y (zh) 高功率窄线宽全固态脉冲455nm激光器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170125