基于阳光泵浦的星上多激光载波生成系统和方法技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术采用阳光泵浦源，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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术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。根据本专利技术的一个方面，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。本专利技术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，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术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，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术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专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。如图1所示，本专利技术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。本专利技术利用阳光泵浦源，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，也是本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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(AperiodicallyPoledLiTaO3)，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，易本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳，周必磊，张伟，赵艳彬，李文峰，夏俊，邓小飞，罗超，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31