アルジェリアとポルトガルの研究者が、太陽光を動力源とする新しいレーザーの設計を発表しました。 実験室でまだ構築されていないソーラー レーザーは、既存のシステムよりも高い効率で動作すると予測されており、地球上で使用するために太陽エネルギーを収集するための宇宙搭載システムを含む、多数のアプリケーションがある可能性があります。
レーザー光を生成するためのポンピング源として太陽光を使用することは、1960 年代から広く研究されてきました。 現在の技術を使用して、高出力と高輝度を備えた費用対効果の高いレーザー システムを製造できます。
太陽光レーザーは過去 XNUMX 年間に数多くの進歩を遂げてきましたが、既存の設計では、単一の大型レーザー ロッドを使用することで制限を受ける可能性があります。 このロッドは、ポンプ源から取得したエネルギーを介してレーザー光を生成するゲイン材料です。 シングルロッドソーラーシステムは高価になる傾向があり、ロッド内の温度分布が不均一になるため、生成されるビームの品質が低下します。
数値シミュレーション
この最新の作業は、アルジェの先端技術開発センターの Rabeh Boutaka によって行われました。 リャン・ダウェイ NOVA リスボン大学で、アブデルハミド・ケロウ科学技術大学フアリ ブーメディエンで。 この XNUMX 人は、より最適なソーラー レーザーのセットアップを設計するのに役立つ数値シミュレーションを行いました。 彼らが提案したシステムは、TEM で動作します。00 光モード: ビームの中心を囲む光の強度が単純なガウス分布に従う基本的な最低次レーザー モード。 チームの設計では、総面積 10 m の XNUMX つの放物面鏡を使用して太陽光を収集します。2.
太陽電池は日没後も動き続けます
この光が収集されると、レーザー ヘッドに向けられ、そこで XNUMX つのフューズド シリカ コンセントレーターとライト ガイドに均等に分配されます。 最後に、光を使用して XNUMX つの小径レーザー ロッドを同時に励起します。セットアップにより、励起パワーがロッド間で均等に分配されます。 その結果、この設計は、熱レンズ効果 (光学材料の温度の不規則性が光の経路に影響を与える望ましくない効果) による制限を回避します。
全体として、Boutaka のチームは、それらの変更が TEM で動作するソーラー レーザーの集光効率を XNUMX 倍にしたと計算しました。00 モードで、太陽光からレーザーへの変換効率が以前の設計の 1.24 倍になります。 研究者は、衛星を使用して地球の表面と大気を監視するためのより良い方法を含む、彼らの設計のための多くの潜在的なアプリケーションを想定しています。 スペースデブリの除去、および深宇宙通信とともに。
おそらく最も魅力的なアプリケーションは、新しい形態の太陽エネルギー生産の開発です。 ここで、Boutaka と同僚は、太陽光が地球の約 XNUMX 倍強い宇宙で太陽光レーザーを動作させることができると提案している。 レーザー光線を地球に向けて発射し、集光型太陽電池で収集することができます。これは、地上での太陽エネルギー収集よりも効率的なプロセスです。
研究はで説明されています ジャーナル オブ フォトニクス フォー エネルギー.
