太阳光直接抽运固体激光器由于能量转换环节最少，有可能获得较高效率，在空间激光器和太阳能利用方面存在重要的应用前景。我们采用菲涅耳透镜汇聚太阳光直接抽运Ｎｄ∶ＹＡＧ 晶体获得了激光振荡。

      Ｎｄ∶ＹＡＧ 晶体基质硬度高，热导率好，容易产生高增益、低阈值的激光作用，同时在可见光和近红外波段具有较宽的吸收谱线，比较适合用于太阳光抽运的固体激光器。实验采用的Ｎｄ∶ＹＡＧ 晶体为２ｍｍ×５ｍｍ棒状，一面镀１０６４ｎｍ全反、８０８ｎｍ增透膜，另一面镀１０６４ｎｍ增透膜。Ｎｄ离子掺杂原子数分数为１％。激光输出镜对１０６４ｎｍ波长的透射率为０．５％，曲率半径犚＝５０ｍｍ。实验装置如图１所示。采用菲涅耳透镜将太阳光聚焦，透镜通光面
尺寸为３７４ｍｍ×３７４ｍｍ，焦距犳′＝２２０ｍｍ，焦点处汇聚的最小光斑约３ｍｍ。经过７００～８６０ｎｍ带通滤波片后照射到激光晶体入射端面上，晶体入射面放置于透镜焦平面最小光斑处，聚焦太阳光斑对激光棒端面抽运。测量未汇聚前太阳光的滤波后的光谱如图２所示。谐振腔为近半共心腔以降低振荡阈值，谐振腔固定在两维可调的机械结构上，调节机械结构实现对太阳的对准聚焦。

       试验中天气晴朗，地面上垂直太阳测量功率密度为０．８ｍＷ／ｍｍ２，经过菲涅耳透镜聚焦和带通滤波后测量的太阳光最高功率为９ Ｗ。由于在强烈的太阳光下很难用激光功率计、上转换片等常规方法判断阈值附近的激射现象，试验中通过光纤束将输出光导入微型光谱仪，观察光谱变化情况判断从荧光到激光的变化过程。采用美国Ｏｃｅａｎ Ｏｐｔｉｃｓ公
司出品的Ｓ２０００型微型光纤光谱仪测量输出光谱，其主要指标为：入射狭缝２５μｍ，光栅刻线密度６００ｌｐ／ｍｍ，闪耀波长７５０ｎｍ，测量波长范围４５０～１１００ｎｍ，探测器为２０４８ 像元线阵ＣＣＤ，波长分辨率为１.３nｍ。使用前用ＨｅＮｅ激光校准波长，误差小于１ｎｍ。测量结果在计算机上实时显示。采用中心波长１０６４ｎｍ，带宽１０ｎｍ的窄带滤波片对进入光谱仪前的光信号进行滤波。试验中通过观察光谱变化情况判断从荧光到激光的变化过程。试验测量的典型荧光光谱和激光光谱结果如图３ 所示：其中荧光光谱为双峰结构，通过波长测量，可以判断是Ｎｄ∶ＹＡＧ 对应于R１、Y１ 能级跃迁的１０６２ｎｍ（准确值１０６１．５２ｎｍ）和对应于犚２犢３ 能级跃迁的１０６４ｎｍ
（准确值１０６４．１４ｎｍ），而对应于犚１犢２能级跃迁的１０６５ｎｍ（准确值１０６４．６ｎｍ）谱线，由于光谱仪分辨率所限，没有与１０６４ｎｍ谱线分开。测量图中窄带谱线的宽度（半峰全宽（ＦＷＨＭ））约为１ｎｍ，由于光
谱仪的波长分辨率也为１ｎｍ，所以估计实际谱线宽度应该小于１ｎｍ。试验中观察到光谱宽度从宽到窄的变化过程，并且在得到窄带光谱时谱线强度剧烈起伏，符合振荡阈值附近激光输出不稳定的特征，我们判断获得了激光输出。
       图４为Ｓ２０００光纤光谱仪快速光谱采集时，窄带光谱峰值谱线强度随时间变化图。通过设置采集次数狀，光谱仪在间隔约１５ｍｓ时间连续自动采集狀次光谱并保存，由此可观察谱线强度随时间变化情况。其中，图４（ａ）和（ｂ）分别为采集次数１００和３００时峰值谱线１０６４ｎｍ的强度随时间变化情况。
       下一步工作将采取措施提高激光的输出功率，可能的措施是采用更大口径的菲涅耳透镜对太阳光聚焦，并用多级聚光方案进一步提高聚焦太阳光的功率密度。