JP2008103389A

JP2008103389A - アクティブミラー構造体

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Publication number: JP2008103389A
Application number: JP2006282494A
Authority: JP
Inventors: Mikio Muro; 幹雄室; Yoshiaki Takatani; 芳明高谷; Nobuyuki Kubota; 伸幸久保田
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2006-10-17
Filing date: 2006-10-17
Publication date: 2008-05-01

Abstract

【課題】大面積のレーザー媒体でも万遍なく励起光を導入できるアクティブミラー構造を提供する。
【解決手段】裏面２１に増幅するべきレーザー光５を反射し励起光６を透過するダイクロイックミラー面を形成した薄板状のレーザー媒体２と、レーザー媒体２の裏側に密接して設けたヒートシンク３と、励起光６を発生するレーザー装置４を備えたもので、レーザー装置４は励起光６を放出する多数の分布した発光部を備えたレーザーダイオードスタック（ＬＤスタック）で形成され、ＬＤスタック４はヒートシンク３の裏面に密接して配置され、ヒートシンク３には発光部に対応する位置にヒートシンク３を貫通する光ファイバー３１が埋め込まれて、光ファイバー３１から放出される励起光６がレーザー媒体２に入射した後に少なくとも一部がレーザー媒体２の表面で全反射する方向角を持つように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザー媒体として使用されるアクティブミラーに関し、特に太陽光を利用してレーザー増幅するアクティブミラーの構造体に関する。

レーザー増幅を行うアクティブミラーは、板状のレーザー媒質の片面を反射面とし、他の面から入射したレーザー光が再び出射するまでの間に励起光と作用して光増幅する反射型の増幅素子である。この反射鏡を出力鏡に対向するように配置してレーザー共振器を構成することができる。また、共振器を形成する全反射鏡と出力鏡の間にアクティブミラーを１枚以上配置して、全反射鏡と出力鏡の間を往復するレーザーがアクティブミラーで反射して増幅するようにすることもできる。
また、多段に連結したアクティブミラーを１パスの増幅器として使用するＭＯＰＡ方式は高出力で指向性のよいレーザー光を発生させる場合に適している。

アクティブミラー型固体レーザー装置は、光−光エネルギー変換をするレーザー装置で、特に、宇宙空間に人工衛星を浮かばせて、太陽光を利用して発電し、レーザーによって地上に搬送するシステムなどにおいて、太陽光により励起するアクティブミラー方式のレーザー装置が想定されている。
たとえば、地球近傍の宇宙空間に打ち上げた人工衛星で、太陽光を励起光としてレーザー増幅し、生成したレーザーを地上に送ることによりエネルギーを伝送する方式の開発が行われている。地上に到達したレーザーエネルギーは電力に変換して使用したり、水素に変換して蓄積する。

アクティブミラーは、励起光の存在下で増幅作用を行うので、レーザー媒体に万遍なく光が浸透することが好ましい。このため、励起光を媒体の側面から注入する方式があった。しかし、レーザー媒体は励起光をよく吸収するので、レーザー媒体の中心部分までは十分の励起光が存在しないため、全体としての変換効率が高くならない。
高出力のアクティブミラー型レーザー発生装置を構成するためには、できるだけ大きなアクティブミラーにできるだけ大量の励起光を注入する必要がある。
一方、変換効率が１でないため熱エネルギーが蓄積するので、常に昇温により出力が不安定になったり、甚だしくは装置が破損したりする危険がある。このため、高い能力のヒートシンクを備える必要がある。

特許文献１には、ヒートシンクの上に反射鏡を挟んで配置されたレーザー媒体の側面から励起光が入射するようにしたアクティブミラーが開示されている。側面から入射した励起光はレーザー媒体の境界面で全反射して媒体内部に広がる。しかし、レーザー媒体は励起光をよく吸収するので、レーザー媒体中に充満させるためには励起光光源を媒体の周囲に高密度に配置する必要がある。また側面に多数の光源を配置しても、媒体の中心まで励起光を到達させるためには、レーザー媒体の径を大きくすることができない。

特許文献２にも、アクティブミラー型レーザー装置が開示されている。開示されたレーザー装置は、ヒートシンク部上に薄い板状のマイクロチップレーザー媒体を貼り付けその上に同心状に平板の導波光学系を備えたもので、導波光学系の外周部から励起光を入射し、励起光が導波光学系内で全反射を繰り返す間にレーザー媒体に吸収させるようにして、励起光をレーザー媒質まで効率よく伝搬させるようにしたものである。
導波光学系がレーザー媒体全体を覆っているため、増幅すべきレーザー光は導波光学系を透過した後にアクティブミラーに入射しなければならないので、増幅効率が低下する。また、導波光学系に蓄積する熱エネルギーを放散する放熱装置を設ける必要があるが、出力が大きくなると、このヒートシンクが困難な問題となる。

なお、特許文献３には、レーザー媒体からなるアクティブミラーの列に対向するように、反射鏡の列を互いに一定の角度を有する２つの平面上に配置することによって、複数のレーザー媒体を均等に通過するようにして、できる限り均質なポンピング出力を与えるようにしたレーザー増幅装置が開示されている。開示されたレーザー増幅装置は、アクティブミラーを多段に連結したＭＯＰＡ方式の例であり、高出力レーザーを生成することができる。
開示発明において、アクティブミラーは裏側から支持する冷却用フィンガーを介して放熱され、励起光はレーザー光と同じ側から入射するようになっている。
米国特許第５，５５３，０８８号公報特開２００４−１５２８１７号公報特表２００２−５２４８３８号公報

そこで、本発明が解決しようとする課題は、大面積のレーザー媒体でも万遍なく励起光を導入できるアクティブミラー構造を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明のアクティブミラー構造は、裏面に増幅するべきレーザー光を反射し励起光を透過するダイクロイックミラー面を形成した薄板状のレーザー媒体と、レーザー媒体の裏側に密接して設けたヒートシンクと、励起光を発生するレーザー装置を備えたもので、レーザー装置は励起光を放出する多数の分布した発光部を備えたレーザーダイオードスタック（ＬＤスタック）で形成され、ＬＤスタックはヒートシンクの裏面に密接して配置され、ヒートシンクには発光部に対応する位置にヒートシンクを貫通する光ファイバーが埋め込まれて、光ファイバーから放出される励起光がレーザー媒体に入射した後に少なくとも一部がレーザー媒体の表面で全反射する方向角を持つようになることを特徴とする。

本発明のアクティブミラー構造は、アクティブミラー内に発生する熱とＬＤスタック内に発生する熱がいずれも密着接続されたヒートシンクで効率よく搬出される。
また、励起光はアクティブミラーのレーザー入射面の裏側から供給され、レーザー入射面前方には別段の部材が存在しないので、レーザー光の減衰を防止して、レーザー光へのエネルギー転換効率を高く維持することができる。

レーザー媒体には多数の分布した発光部から励起光が注入され、注入された励起光は少なくとも一部がレーザー媒体の表面で全反射するような角度を持って進行するため、励起光はレーザー媒体中に閉じ込められて注入位置から離れたところまで到達する。多数の分布した発光部から多数の励起光が入射するので、レーザー媒体中に励起光が充満するため、入射するレーザー光はレーザー媒体中の大きな部分で励起光と反応して増幅される。
なお、レーザー媒体の裏面にレーザー光を透過しない加工を施すのは、レーザー光が透過して光ファイバに照射し光ファイバを損傷することを防ぐためである。

レーザー媒体には、光ファイバーの中心軸の方向に入射する励起光が反対側の表面に当たる位置に円錐型のミラーを配置してもよい。また、励起光の入射位置に円錐型の凹みを形成してもよい。
光ファイバの先端には、励起光を拡散する光学系を備えてもよい。このような光学系として凹面レンズや円錐状の凹みを持つ円錐レンズなどが利用できる。
ヒートシンクのレーザー媒体に当接する表面は励起光を反射するように形成されていることが好ましい。レーザー媒体から漏洩する励起光をレーザー媒体に戻すことにより、増幅効率を向上させることができる。

レーザー媒体Ｎｄ：ＹＡＧおよびＹｂ：ＹＡＧの励起光源として、それぞれ波長が８０８ｎｍと９４１ｎｍ近傍のＬＤを使用することが好ましい。またＮｄ／Ｃｒ：ＹＡＧは励起光吸収波長領域が広いのでＬＤ光源選択の自由度が高い。さらに、レーザー媒体をセラミック化することにより大型のレーザー媒体を形成すること可能である。また、熱伝導率も高く熱の放出能力が大きいので、高密度実装が可能となり、結局レーザー媒質が軽量化される。特に、宇宙空間に設置する場合には装置軽量化の効果が大きい。

本発明のアクティブミラー構造体は、宇宙空間で太陽光エネルギーをレーザー光に変換しレーザーによりエネルギーを伝送する太陽光利用固体レーザーシステムに利用することができる。受容した太陽光エネルギーはレーザー媒体励起用光源で励起光に変換されて裏面からレーザー媒体に供給され、レーザー媒体の表面から入射して反射するエネルギー伝送用レーザーを増幅することによりレーザーに搬送されるエネルギーに変換されて、例えば地上や宇宙飛翔体などのエネルギー需要部に伝送される。

レーザー媒体励起用光源は、太陽光により起電力を発生する太陽電池から電力の供給を受けて励起光を発生するレーザーダイオードを多数分布させたレーザーダイオードスタックであってもよい。また、太陽光を受けてレーザー媒体用励起光を発生する太陽光直接励起方式レーザーダイオードスタックであってもよい。

以下、本発明について実施例に基づき図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の１実施例に係るアクティブミラー構造体の概念図、図２はその作用を説明する主要部の拡大図、図３は本実施例における反射面の別の態様を示す主要部概念図、図４は本実施例のアクティブミラー構造体の別の態様を示す主要部概念図、図５は本実施例のアクティブミラー構造体のさらに別の態様を示す主要部概念図、図６は本実施例のアクティブミラー構造体のまた別の態様を示す主要部概念図、図７は本実施例のアクティブミラーを使用した構造体の例を示す構成図、図８は別の態様の構造体を示す構成図、図９は本実施例のアクティブミラーを使用した固体レーザー装置の概念図、図１０は図９の固体レーザー装置を用いて構成した宇宙太陽レーザー発生装置の概念図である。

図１と図２に示す本発明１実施例のアクティブミラー構造体１は、レーザー媒体により形成されるアクティブミラー２と、熱良導体で形成され多数の光ファイバー３１が縦断するように埋め込まれたヒートシンク３と、多数のレーザー発光部が形成されたレーザーダイオードスタック（ＬＤスタック）４で構成される。
ＬＤスタック４のレーザー発光部は発光面上に多数分布しており、光ファイバー３１はレーザー発光部のおのおのに対応して多数分布した状態で設けられている。
ヒートシンク３には、ＬＤスタック３の光ファイバー３１の先端に当たる位置にすり鉢形のくぼみ３４が設けられていて、光ファイバー先端部の収納スペースとなり、かつ光ファイバー３１から放出されるレーザー光をアクティブミラー２に導く導光空間３３となっている。

アクティブミラー２の増幅するレーザーが入射する側の面に底面を持った円錐型の反射鏡２２が設けられる。円錐型反射鏡２２は、各光ファイバー３１ごとに設けられ、コア３２のある中心軸の延長上に頂点が来るように配置される。光ファイバー３１から放射されアクティブミラー２に入射したレーザー励起光６は、反射鏡２２に反射して進行方向を屈曲し、従来より広い範囲に励起光が到達するようになる。なお、反射後の励起光６は、アクティブミラー２の表面に対する傾きが小さくなるので、表面で全反射する成分が多くなり、アクティブミラー２の中に閉じ込められてレーザー増幅に寄与する割合が大きくなってエネルギー変換効率が向上する。

なお、反射鏡２２は、レーザー媒体に円錐状の凹みを形成しその壁面に金属を堆積させて、または誘電体多層膜によるダイクロイックミラーの反射面２３とすることによって形成したものであってもよい。
また、図３に示すように、反射面２３は、光ファイバー３１の光放出位置を焦点とする放物線を光ファイバー３１の中心軸を回転軸２４として回転させてできる放物線回転面であってもよい。このような放物線回転面で反射した励起光６は、アクティブミラー２の表面とほぼ平行の方向に放射されて、励起光６がアクティブミラー２内を最も遠方まで到達する。なお、実作上の放物線形状は、入射面における屈折を考慮に入れて修正する必要があることはいうまでもない。

アクティブミラー２のヒートシンク３に接する裏面には増幅するレーザー光５に対するレーザー反射膜２１が形成されていて、レーザー光５が高い反射率で反射するようになっている。なお、レーザー光５が光ファイバー３１に照射すると光ファイバー３１が破損する可能性があるため、レーザー反射膜２１は光ファイバー３１の先端位置に設けられる導光空間３３の部分にも存在させることが好ましい。

また、アクティブミラー２の表面はレーザー励起光６に対する反射率が高いことが求められるが、導光空間３３の部分はレーザー励起光６が透過する必要がある。このため、アクティブミラー２の裏面には増幅するレーザー光５に対するレーザー反射膜２１を形成し、これと貼り合わせるヒートシンク３の表面に励起光に対する反射率が高い励起光反射面３５を形成することが好ましい。

アクティブミラー２には、ＬＤスタック４から放射されたレーザー励起光６が光ファイバ３１のコア３２を透過して端末から放出され、アクティブミラー２中に入射し、反射鏡２２で反射してアクティブミラー２の表面に対して浅い角度になってアクティブミラー２の中に拡散する。アクティブミラー２の屈折率と外側の媒体の屈折率の関係で決まる全反射の臨界角より大きな角でアクティブミラー２の表面に入射した励起光６は全反射するので、アクティブミラー２から外部に放散されない。
レーザー光５は、アクティブミラー２に入射してミラーの裏面２１で反射し再びミラーから射出して出る間に、レーザー励起光６が充満したレーザー媒体により増幅される。

アクティブミラー２は、励起光のエネルギーがレーザー光に伝達しやすいレーザー媒体で形成され、励起光の吸収率も大きい。したがって、従来手法のようにアクティブミラーの外周から励起光を注入するのでは、励起光はアクティブミラーの中で直ぐに減衰して、レーザー光増幅に対して寄与できるレーザー媒体のボリュームが大きくならない。
これに対して、本実施例のアクティブミラー構造体１では、励起光入射位置に反射鏡を配置して入射した励起光をアクティブミラーの広がり方向に拡散させる上、ＬＤスタックを用いて多数の励起光入射点を設けるので、アクティブミラーの殆どの部分に励起光が拡散してレーザー光増幅が行えるようになり、大面積のアクティブミラーを形成することが可能になり、励起光のエネルギーをレーザー光に伝達するエネルギー変換効率が向上する。

また、本実施例のアクティブミラー構造体１は、励起光をアクティブミラーの裏側から供給し、レーザー光が入射する表側にはレーザー光の走行の障害となるような設備を設けない。したがって、構成上の簡約化ができる上に、エネルギー変換効率も向上する。
なお、アクティブミラー２は、たとえば、Ｃｒを添加したＮｄ：ＹＡＧのセラミックで形成される。Ｎｄ／Ｃｒ：ＹＡＧは励起光の吸収とレーザーへの変換の効率が比較的高く、セラミック化することにより大型のレーザー媒体を形成すること可能である。また、熱伝導率も高く熱の放出能力が大きいので、高密度実装が可能となり、結局レーザー媒質が軽量化され、特に、宇宙空間に設置する場合には大きな効果が見込まれる。

なお、アクティブミラー２における反射鏡２２の代わりに、図４や図５に示した光学的方法を用いることもできる。また、これらは併用してもよい。
図４は、ヒートシンク３に埋め込まれた光ファイバー３１の先端部に形成される導光空間３３に対峙してアクティブミラー２にレーザー励起光を入射する位置に円錐形の凹み２５を形成したものである。レーザー励起光がアクティブミラー２に入射するときは入射角より屈折角の方が小さいので、アクティブミラー２内におけるレーザー励起光の進行方向はアクティブミラー２表面との角度が小さくなり、励起光の浸透領域を広げる効果がある。

また、図５は、光ファイバー３１の先端部に形成される導光空間３３に凹レンズ３６を配置して、レーザー励起光がアクティブミラー２の表面に入射する角度をより大きくしたものを表す。図５に示した構成では、レーザ励起光の進行方向をアクティブミラー２の拡がり方向に近づける手段がアクティブミラー２の外側に配置されるので、アクティブミラー２の内部に障害物がなくレーザー光が円滑に増幅される。また、アクティブミラー２の加工が容易になる。

図６は、光ファイバー３１の先端部に形成される導光空間３３に円錐型反射鏡３８を配置したものを示す。円錐型反射鏡３８は、コア３２のある中心軸の延長上に頂点が来るように配置される。光ファイバー３１から放射されたレーザー励起光６は、反射鏡３８に反射して導光空間３３の開口からアクティブミラー２に入射する。レーザー励起光６がアクティブミラー２に入射するときの入射角は、円錐型反射鏡３８がなかったときと比較すると極めて大きくなり、入射したレーザー励起光は従来より広い範囲に励起光が到達するようになる。
また、アクティブミラー２内に障害物がなくなるので、レーザー光が円滑に増幅されるようになり、また、アクティブミラー２の加工が容易になる。

図７は、本実施例のアクティブミラー２を使用した構造体１の例を示す構成図である。図７のアクティブミラー構造体１は、宇宙空間で太陽光エネルギーをレーザー光に転換して伝送するために構成したものである。
アクティブミラー構造体１は、アクティブミラー２、ヒートシンク３、ＬＤスタック４、さらにレーザー共振器を構成する出力鏡７とから構成される。ＬＤスタック４は、太陽光を直接に励起光に変換する太陽光直接励起方式のＬＤを多数集積した固体レーザーである。ヒートシンク３には極大面積の放熱板３７を接続して、吸収しきれず熱として蓄積する太陽光エネルギーを黒体輻射により宇宙空間に放散させる。

集光系で密度を高めた太陽光８がＬＤスタック４に入力されると、レーザー励起光が発生し、光ファイバ３１を介して、アクティブミラー２に供給される。アクティブミラー２と出力鏡７が対向して配置され共振器を形成していて、レーザー光５が共振器内で発達している。レーザー光５はアクティブミラー２で反射する間に通過するレーザー媒体中でレーザー励起光のエネルギーを受領して増幅され、出力鏡７からレーザー出力光５１として射出する。

図７のアクティブミラー構造体１は、ＬＤスタック４で太陽光を直接的にレーザー励起光に変換し、大面積のアクティブミラー２中に広範囲かつ高密度のレーザー励起光を導入してレーザー光のエネルギーに転換するので、比較的簡素な構成で効率のよい太陽光利用を図ることができる。

また、図８は、本実施例のアクティブミラー構造体１の別の例を示す構成図である。図８のアクティブミラー構造体１も、宇宙空間で太陽光エネルギーをレーザー光に転換して伝送するために構成したもので、図７のものと比較すると、ＬＤスタック４として電力により励起光に変換するＬＤを集積したものを使用するところが異なる。

このため、ＬＤスタック４に電力ケーブル９２を介して太陽電池９を接続し、太陽光を太陽電池９で電力変換して、ＬＤスタック４が電力ケーブル９２を通して供給される電力でレーザー励起光を発生してアクティブミラー２で出力レーザー光にエネルギー変換して出力鏡７から出力する。
太陽電池９も変換しきれない太陽エネルギーで昇温するのを防ぐため大きな放熱板３７を接続して、蓄積する熱エネルギーを宇宙空間に放散させる。

図９は本実施例のアクティブミラーを使用した固体レーザー装置の概念図、図１０はその固体レーザー装置を用いて構成する宇宙太陽レーザー発生装置の概念図である。
図９の固体レーザー装置は、宇宙空間で太陽光エネルギーをレーザーエネルギーに変換するアクティブミラー型レーザー装置である。レーザー５の共振器が、反射鏡７２と出力鏡７１、および対向して配列されたアクティブミラー２により形成される。共振器内のレーザー光５は、反射鏡７２と出力鏡７１を往復する間に各アクティブミラー２における反射を繰り返して、励起光のエネルギーを加重して増幅される。
出力鏡７１には一部に反射率が小さい部分が形成されていて、内部レーザー５の一部が出力レーザー光５１として出力する。
出力レーザー光５１は反射鏡７３によって進行方向を調整することができる。

アクティブミラー２に補填されるレーザー励起光は、ＬＤスタック４で生成されヒートシンク３内の光ファイバーを通してアクティブミラー２に供給される。
ＬＤスタック４にはそれぞれ、収束された太陽光が照射する複合放物面集光器（ＣＰＣ）１０が入射開口を外側に向けて設けられる。

ＣＰＣ１０は、内壁が反射面になって出口側に徐々に窄まる円形断面を有する筒形であって、中心軸を含む断面を取ったとき、内壁の断面が対向する内壁断面の出口側先端に焦点を有する放物線を描くような回転体でできた非結像集光光学系である。ＣＰＣでは、入射開口に入射する光線は、中心軸に対する傾きがたとえば３０°など設計上決まる角度以下である限り、全て出射開口に達する。したがって、ＣＰＣの集光効率は開口比と等しく、簡単に４〜５の値を持たせることができる。また、入射光の向きが多少変化しても、集光効率は変化しない。
ＣＰＣ１０の入射開口に入射した太陽光は全てＬＤスタック４の入力部に照射するようになっている。

ＬＤスタック４は、図７のアクティブミラー構造体と同じく、太陽光を直接に励起光に変換する太陽光直接励起方式のレーザーを多数集積した固体レーザーである。
ＬＤスタック４の多数集積され適当な密度で分布する発光部のそれぞれからアクティブミラー２の裏面に励起光を注入し内部で厚み方向に放射するようにするため、アクティブミラー２の面積は十分に広く取ることができる。

ＬＤスタック４とアクティブミラー２に入力したエネルギーのうちエネルギー変換しなかったエネルギーは熱となって装置に蓄積する。熱はレーザーの一様性に大きく影響を及ぼすので、長距離伝送する本発明のレーザー装置の冷却が重要になる。本発明のレーザー装置では、ＬＤスタック４とアクティブミラー２で発生する熱エネルギーをヒートシンク３で集めて、ヒートシンクに接続した巨大フィンから宇宙空間に放出して装置の冷却を行う。

図１０に示す宇宙太陽レーザー発生装置では、太陽光１６は大面積の凹面鏡を構成する第１集光器１１でエネルギー密度を約１００倍にして縦長の第２集光器１２に集中し、第２集光器１２で反射して縦一列に配設されたレーザー増幅器１４の両側にそれぞれ設けられたＣＰＣ１３に入射させる。第２集光器１２とＣＰＣ１３でほぼ１０倍に集光すると、受光部におけるエネルギー密度は１０００倍になる。
ＣＰＣ１３に入射した太陽光は、レーザー増幅器１４でレーザー光エネルギーに変換されて、出力レーザー光１７として地上などのエネルギー需要地にある需要施設に伝搬される。
利用できなかったエネルギーは構造支持構造を兼ねる放熱板１５の黒体輻射により宇宙空間に放出して、システムの昇温を防止する。

効率の高い太陽エネルギー利用を達成するためには、図中の放熱板を太陽光線に平行に向け、第１集光器１１の受光面を太陽の方向に向けて、集光器上に陰を作らず太陽光線に対する受光面の角度を垂直に維持することが必要である。
太陽に対する追尾制御の性能が劣る場合は、受光部への入射角が変化し受光する太陽エネルギーが変動することがある。ＣＰＣ１３を介在させることにより、収束太陽光入射方向の許容範囲を拡大し、エネルギー変動を抑制することができる。
なお、図１０に示す宇宙太陽レーザー発生装置は、図８に示す太陽電池を介在させて電気駆動型のレーザーダイオードスタックを利用する方式のアクティブミラー構造体を使用することもできることはいうまでもない。

本発明の１実施例に係るアクティブミラー構造体の概念図である。本実施例における作用を説明する主要部の拡大図である。本実施例における反射面の別の態様を示す主要部概念図である。本実施例のアクティブミラー構造体の別の態様を示す主要部概念図である。本実施例のアクティブミラー構造体のさらに別の態様を示す主要部概念図である。本実施例のアクティブミラー構造体のまた別の態様を示す主要部概念図である。本実施例のアクティブミラーを使用した構造体の例を示す構成図である。本実施例のアクティブミラーを使用した構造体の別の態様の構造体を示す構成図である。本実施例のアクティブミラーを使用した固体レーザー装置の概念図である。図９の固体レーザー装置を用いて構成した宇宙太陽レーザー発生装置の概念図である。

符号の説明

１アクティブミラー構造体
２アクティブミラー
２１レーザー反射膜
２２反射鏡
２３反射面
２４回転軸
２５円錐形凹み
３ヒートシンク
３１光ファイバー
３２コア
３３導光空間
３４すり鉢形くぼみ
３５励起光反射面
３６凹レンズ
３７放熱フィン
３８反射鏡
４レーザーダイオードスタック（ＬＤスタック）
５レーザー光
５１出力レーザー光
６レーザー励起光
７出力鏡
７１出力鏡
７２反射鏡
７３反射鏡
８太陽光
９太陽電池
９１放熱フィン
９２電力ケーブル
１０ＣＰＣ集光光学系
１１第１集光器
１２第２集光器
１３ＣＰＣ集光器
１４レーザー増幅器
１５放熱板
１６太陽光
１７出力レーザー光

Claims

裏面に増幅するべきレーザ光を反射し励起光を透過するダイクロイックミラー面を形成した薄板状のレーザ媒体と、該レーザ媒体の裏側に密接して設けたヒートシンクと、前記励起光を発生するレーザ発生装置を備えたもので、該レーザ発生装置は前記励起光を放出する多数の分布した発光部を備えたレーザダイオードスタック（ＬＤスタック）で形成され、該ＬＤスタックは前記ヒートシンクの裏面に密接して配置され、該ヒートシンクには前記発光部に対応する位置に該ヒートシンクを貫通する光ファイバーが埋め込まれて、該光ファイバーから放出される前記励起光が前記レーザ媒体に入射した後に少なくとも一部が前記レーザ媒体の境面で全反射する方向角を持つことを特徴とするアクティブミラー構造体。
前記レーザ媒体には、前記光ファイバーの中心軸の方向に入射する前記励起光が反対側の表面に当たる位置に円錐型のミラーを配置することを特徴とする請求項１記載のアクティブミラー構造体。
前記レーザ媒体には、前記光ファイバーの中心軸の方向に入射する前記励起光の入射位置に円錐型の凹みを形成することを特徴とする請求項１記載のアクティブミラー構造体。
前記光ファイバの先端と前記レーザ媒体の間に形成される導光空間に、前記励起光を拡散する光学系を備えることを特徴とする請求項１記載のアクティブミラー構造体。
前記光ファイバの先端と前記レーザ媒体の間に形成される導光空間に、前記励起光を反射する円錐型のミラーを配置することを特徴とする請求項１記載のアクティブミラー構造体。
前記レーザ媒体は、Ｎｄ：ＹＡＧのセラミックであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のアクティブミラー構造体。
前記レーザ媒体は、Ｙｂ：ＹＡＧのセラミックであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のアクティブミラー構造体。
前記レーザ媒体は、Ｃｒを添加したＮｄ：ＹＡＧのセラミックであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のアクティブミラー構造体。
前記ＬＤスタックは、太陽光により起電力を発生する太陽電池から電力の供給を受けて前記励起光を発生するレーザダイオードを多数分布させたレーザダイオードスタックであることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のアクティブミラー構造体。
前記ＬＤスタックは、太陽光を受けて前記励起光を発生する太陽光直接励起方式レーザダイオードスタックであることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のアクティブミラー構造体。
請求項１から１０のいずれかに記載のアクティブミラー構造体を備えて、宇宙空間で太陽光エネルギーをレーザ光に変換し、該レーザ光によりエネルギーを需要場所に伝送することを特徴とする太陽光利用固体レーザシステム。