太陽(yáng)光直接抽運(yùn)固體激光器由于能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)最少，有可能獲得較高效率，在空間激光器和太陽(yáng)能利用方面存在重要的應(yīng)用前景。我們采用菲涅耳透鏡匯聚太陽(yáng)光直接抽運(yùn)Ｎｄ∶ＹＡＧ 晶體獲得了激光振蕩。

      Ｎｄ∶ＹＡＧ 晶體基質(zhì)硬度高，熱導(dǎo)率好，容易產(chǎn)生高增益、低閾值的激光作用，同時(shí)在可見(jiàn)光和近紅外波段具有較寬的吸收譜線(xiàn)，比較適合用于太陽(yáng)光抽運(yùn)的固體激光器。實(shí)驗(yàn)采用的Ｎｄ∶ＹＡＧ 晶體為２ｍｍ×５ｍｍ棒狀，一面鍍１０６４ｎｍ全反、８０８ｎｍ增透膜，另一面鍍１０６４ｎｍ增透膜。Ｎｄ離子摻雜原子數(shù)分?jǐn)?shù)為１％。激光輸出鏡對(duì)１０６４ｎｍ波長(zhǎng)的透射率為０．５％，曲率半徑犚＝５０ｍｍ。實(shí)驗(yàn)裝置如圖１所示。采用菲涅耳透鏡將太陽(yáng)光聚焦，透鏡通光面
尺寸為３７４ｍｍ×３７４ｍｍ，焦距犳′＝２２０ｍｍ，焦點(diǎn)處匯聚的最小光斑約３ｍｍ。經(jīng)過(guò)７００～８６０ｎｍ帶通濾波片后照射到激光晶體入射端面上，晶體入射面放置于透鏡焦平面最小光斑處，聚焦太陽(yáng)光斑對(duì)激光棒端面抽運(yùn)。測(cè)量未匯聚前太陽(yáng)光的濾波后的光譜如圖２所示。諧振腔為近半共心腔以降低振蕩閾值，諧振腔固定在兩維可調(diào)的機(jī)械結(jié)構(gòu)上，調(diào)節(jié)機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)的對(duì)準(zhǔn)聚焦。

       試驗(yàn)中天氣晴朗，地面上垂直太陽(yáng)測(cè)量功率密度為０．８ｍＷ／ｍｍ２，經(jīng)過(guò)菲涅耳透鏡聚焦和帶通濾波后測(cè)量的太陽(yáng)光最高功率為９ Ｗ。由于在強(qiáng)烈的太陽(yáng)光下很難用激光功率計(jì)、上轉(zhuǎn)換片等常規(guī)方法判斷閾值附近的激射現(xiàn)象，試驗(yàn)中通過(guò)光纖束將輸出光導(dǎo)入微型光譜儀，觀(guān)察光譜變化情況判斷從熒光到激光的變化過(guò)程。采用美國(guó)Ｏｃｅａｎ Ｏｐｔｉｃｓ公
司出品的Ｓ２０００型微型光纖光譜儀測(cè)量輸出光譜，其主要指標(biāo)為：入射狹縫２５μｍ，光柵刻線(xiàn)密度６００ｌｐ／ｍｍ，閃耀波長(zhǎng)７５０ｎｍ，測(cè)量波長(zhǎng)范圍４５０～１１００ｎｍ，探測(cè)器為２０４８ 像元線(xiàn)陣ＣＣＤ，波長(zhǎng)分辨率為１.３nｍ。使用前用ＨｅＮｅ激光校準(zhǔn)波長(zhǎng)，誤差小于１ｎｍ。測(cè)量結(jié)果在計(jì)算機(jī)上實(shí)時(shí)顯示。采用中心波長(zhǎng)１０６４ｎｍ，帶寬１０ｎｍ的窄帶濾波片對(duì)進(jìn)入光譜儀前的光信號(hào)進(jìn)行濾波。試驗(yàn)中通過(guò)觀(guān)察光譜變化情況判斷從熒光到激光的變化過(guò)程。試驗(yàn)測(cè)量的典型熒光光譜和激光光譜結(jié)果如圖３ 所示：其中熒光光譜為雙峰結(jié)構(gòu)，通過(guò)波長(zhǎng)測(cè)量，可以判斷是Ｎｄ∶ＹＡＧ 對(duì)應(yīng)于R１、Y１ 能級(jí)躍遷的１０６２ｎｍ（準(zhǔn)確值１０６１．５２ｎｍ）和對(duì)應(yīng)于犚２犢３ 能級(jí)躍遷的１０６４ｎｍ
（準(zhǔn)確值１０６４．１４ｎｍ），而對(duì)應(yīng)于犚１犢２能級(jí)躍遷的１０６５ｎｍ（準(zhǔn)確值１０６４．６ｎｍ）譜線(xiàn)，由于光譜儀分辨率所限，沒(méi)有與１０６４ｎｍ譜線(xiàn)分開(kāi)。測(cè)量圖中窄帶譜線(xiàn)的寬度（半峰全寬（ＦＷＨＭ））約為１ｎｍ，由于光
譜儀的波長(zhǎng)分辨率也為１ｎｍ，所以估計(jì)實(shí)際譜線(xiàn)寬度應(yīng)該小于１ｎｍ。試驗(yàn)中觀(guān)察到光譜寬度從寬到窄的變化過(guò)程，并且在得到窄帶光譜時(shí)譜線(xiàn)強(qiáng)度劇烈起伏，符合振蕩閾值附近激光輸出不穩(wěn)定的特征，我們判斷獲得了激光輸出。
       圖４為Ｓ２０００光纖光譜儀快速光譜采集時(shí)，窄帶光譜峰值譜線(xiàn)強(qiáng)度隨時(shí)間變化圖。通過(guò)設(shè)置采集次數(shù)狀，光譜儀在間隔約１５ｍｓ時(shí)間連續(xù)自動(dòng)采集狀次光譜并保存，由此可觀(guān)察譜線(xiàn)強(qiáng)度隨時(shí)間變化情況。其中，圖４（ａ）和（ｂ）分別為采集次數(shù)１００和３００時(shí)峰值譜線(xiàn)１０６４ｎｍ的強(qiáng)度隨時(shí)間變化情況。
       下一步工作將采取措施提高激光的輸出功率，可能的措施是采用更大口徑的菲涅耳透鏡對(duì)太陽(yáng)光聚焦，并用多級(jí)聚光方案進(jìn)一步提高聚焦太陽(yáng)光的功率密度。