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第1章 太阳光泵浦激光器的发展历程1

1.1 概述1

1.2 太阳光直接泵浦激光器的简要发展历史3

1.3 太阳光泵浦气体激光器4

1.4 太阳光泵浦固体激光器5

1.4.1 成像光学汇聚系统6

1.4.2 非成像光学汇聚系统7

1.4.3 阵列式混合汇聚系统17

1.4.4 太阳能黑体泵浦模型18

1.5 太阳光直接泵浦光纤激光器19

参考文献21

第2章 空间与地面的太阳辐射23

2.1 空间太阳辐射23

2.1.1 太阳辐射的光谱分布23

2.1.2 大气层外的太阳光谱24

2.2 地面太阳辐射计算25

2.2.1 球面天文学基本概念25

2.2.2 太阳辐射计算参数27

2.2.3 太阳辐射量计算29

2.2.4 北京地区太阳辐射量分布31

2.3 地面太阳光谱测量33

2.3.1 地面太阳光谱测量方法33

2.3.2 北京地区太阳光谱测量与分析35

2.4 太阳光跟踪系统38

2.4.1 跟踪控制方式选择38

2.4.2 系统工作原理40

2.4.3 系统设计方案42

2.4.4 系统参数与测试43

参考文献47

第3章 太阳光直接泵浦激光器理论模型49

3.1 激光振荡的基本理论49

3.1.1 激光器振荡的阈值条件51

3.1.2 阈值泵浦速率53

3.1.3 谐振腔输出功率54

3.2 太阳光泵浦激光器的运行模型55

3.2.1 太阳光泵浦激光器能量传输机制55

3.2.2 激光输出58

3.3 太阳光泵浦激光器的热效应模型60

3.3.1 工作物质产生热的原因60

3.3.2 太阳光泵浦激光器的热透镜效应分析61

3.3.3 热管理技术76

3.3.4 含热透镜的谐振腔设计79

参考文献81

第4章 太阳光汇聚系统设计84

4.1 菲涅尔透镜设计84

4.1.1 菲涅尔透镜设计原理85

4.1.2 点汇聚型聚光透镜模型87

4.1.3 太阳光泵浦激光器的菲涅尔透镜设计分析88

4.1.4 菲涅尔透镜材料与工艺介绍92

4.2 第二级汇聚系统的设计93

4.2.1 第二级汇聚元件的选择93

4.2.2 锥形聚光腔的设计96

参考文献108

第5章 太阳光泵浦固体激光器工作物质109

5.1 固体基质材料109

5.2 固体激光工作物质中的激活离子110

5.3 太阳光泵浦固体基质材料111

5.4 常用固体激光工作物质分析111

5.4.1 太阳光谱的数学建模111

5.4.2 工作物质吸收谱与太阳光谱的匹配113

5.4.3 工作物质阈值泵浦功率密度115

5.4.4 激光工作物质的热特性117

5.5 提高能量转换效率对激光材料的研究117

参考文献120

第6章 典型的太阳光泵浦固体激光器系统123

6.1 成像型太阳光泵浦固体激光器系统123

6.2 非成像型太阳光泵浦固体激光器系统127

6.3 光波导型太阳光泵浦固体激光器系统136

6.4 太阳光泵浦光纤激光器系统138

参考文献142

第7章 太阳光泵浦固体激光器的应用前景144

7.1 太阳光泵浦激光器在空间太阳能电站中的应用144

7.1.1 空间太阳能电站概念144

7.1.2 激光途径的空间太阳能电站152

7.2 空间激光无线能量传输与分布式可重构卫星155

7.2.1 空间激光无线传能155

7.2.2 分布式可重构卫星系统164

7.2.3 空间激光推进与变轨164

7.2.4 激光清除空间碎片168

7.3 基于镁的能量循环系统178

7.3.1 碳的循环与环境污染178

7.3.2 镁的能量循环179

7.3.3 太阳光泵浦固体激光器在镁能量循环中的作用184

7.4 激光制氢186

参考文献190