Alžeeria ja Portugali teadlased on avalikustanud päikesevalguse abil töötava laseri uue disaini. Päikeselaser, mis tuleb laboris veel ehitada, töötab prognooside kohaselt suurema efektiivsusega kui olemasolevad süsteemid ja sellel võib olla palju rakendusi, sealhulgas kosmoses leiduv süsteem päikeseenergia kogumiseks Maal kasutamiseks.
Päikesevalguse kasutamist laservalguse tootmise allikana on laialdaselt uuritud alates 1960. aastatest. Praeguseid tehnoloogiaid saab kasutada suure võimsuse ja heledusega kulutõhusate lasersüsteemide tootmiseks.
Viimase kümnendi jooksul on päikeselaserite vallas tehtud palju edusamme, kuid olemasolevaid konstruktsioone saab piirata ühe suure laservarda kasutamisega. See varras on võimendusmaterjal, mis toodab laservalgust pumba allikast saadava energia kaudu. Ühe vardaga päikesesüsteemid kipuvad olema kallid ja neil on ebaühtlane temperatuurijaotus varras, mis halvendab nende poolt toodetava valgusvihu kvaliteeti.
Numbrilised simulatsioonid
Selle viimase töö tegi Rabeh Boutaka Alžiiris asuvas kõrgtehnoloogia arendamise keskuses, Dawei Liang NOVA ülikoolis Lissabonis ja Abdelhamid Kellou teaduse ja tehnoloogia ülikoolis Houari Boumediene. Kolmik tegi arvulisi simulatsioone, et aidata neil kujundada optimaalsemat päikeselaseri seadistust. Nende kavandatav süsteem töötaks TEM-is00 optiline režiim: põhiline, madalaimat järku laserrežiim, kus kiire keskpunkti ümbritseva valguse intensiivsus järgib lihtsat Gaussi jaotust. Meeskonna disain kogub päikesevalgust nelja paraboolpeegli abil, mille kogupindala on 10 m2.
Päikesepatarei töötab ka pärast päikeseloojangut
Kui see valgus on kogutud, suunatakse see laserpeasse, kus see jaotatakse ühtlaselt nelja sulatatud ränidioksiidi kontsentraatori ja valgusjuhiku vahel. Lõpuks kasutatakse valgust nelja väikese läbimõõduga laservarda samaaegseks pumpamiseks – seade tagab, et pumba võimsus jaotub varraste vahel ühtlaselt. Selle tulemusel väldib disain termilise läätsega kaasnevaid piiranguid – soovimatut efekti, mille puhul temperatuuri ebakorrapärasused optilises materjalis mõjutavad valguse liikumisteid.
Kokkuvõttes arvutas Boutaka meeskond, et nende muudatused kahekordistasid TEM-is töötavate päikeselaserite valguse kogumise efektiivsust00 režiimis, mille tulemuseks on 1.24 korda suurem päikesevalguse laseriks muundamise efektiivsus kui varasematel mudelitel. Teadlased näevad nende projekteerimiseks ette palju potentsiaalseid rakendusi: sealhulgas paremad meetodid Maa pinna ja atmosfääri jälgimiseks satelliitide abil; koos kosmoseprahi eemaldamise ja süvakosmose sidega.
Võib-olla on kõige põnevam rakendus päikeseenergia tootmise uute vormide väljatöötamine. Siin teevad Boutaka ja kolleegid ettepaneku, et päikeselaserid võiksid töötada kosmoses, kus päikesevalgus on umbes kaks korda tugevam kui Maal. Laserikiire saab Maale tagasi tulistada ja kontsentreeritud päikesepatareid koguda – protsessis, mis on tõhusam kui maapealne päikeseenergia kogumine.
Uuringut on kirjeldatud Journal of Photonics for Energy.
