알제리와 포르투갈의 연구원들이 햇빛으로 구동되는 레이저의 새로운 디자인을 공개했습니다. 아직 실험실에서 구축되지 않은 태양 레이저는 기존 시스템보다 더 높은 효율로 작동할 것으로 예상되며 지구에서 사용하기 위해 태양 에너지를 수확하기 위한 우주 기반 시스템을 포함하여 다양한 응용 분야를 가질 수 있습니다.
레이저 광을 생성하기 위한 펌핑 소스로 햇빛을 사용하는 것은 1960년대부터 널리 연구되었습니다. 현재 기술을 사용하여 고출력 및 밝기의 비용 효율적인 레이저 시스템을 생산할 수 있습니다.
지난 XNUMX년 동안 태양광 레이저에 대한 많은 발전이 있었지만 기존 설계는 단일 대형 레이저 막대를 사용하여 제한될 수 있습니다. 이 막대는 펌프 소스에서 얻은 에너지를 통해 레이저 광을 생성하는 이득 재료입니다. 단일 막대형 태양광 시스템은 비용이 많이 들고 막대 내부의 고르지 않은 온도 분포로 인해 발생하는 빔의 품질이 저하되는 경향이 있습니다.
수치 시뮬레이션
이 최신 작업은 알제 첨단 기술 개발 센터의 Rabeh Boutaka가 수행했습니다. 다웨이 량 리스본의 NOVA 대학 및 과학 기술 대학의 Abdelhamid Kellou에서 Houari Boumediene. 세 사람은 보다 최적의 태양광 레이저 설정을 설계하는 데 도움이 되도록 수치 시뮬레이션을 수행했습니다. 그들이 제안한 시스템은 TEM에서 작동합니다.00 광학 모드: 빔 중심을 둘러싼 빛의 강도가 단순한 가우시안 분포를 따르는 기본, 최하위 레이저 모드. 팀의 디자인은 총 면적이 10m인 XNUMX개의 포물선 거울을 사용하여 햇빛을 수집합니다.2.
태양 전지는 일몰 후에도 계속 작동합니다.
이 빛이 수집되면 레이저 헤드로 보내져 XNUMX개의 용융 실리카 집광기와 라이트 가이드 사이에 고르게 분포됩니다. 마지막으로, 빛은 XNUMX개의 작은 직경의 레이저 로드를 동시에 펌핑하는 데 사용되며, 로드 간에 펌프 전력이 고르게 분배되도록 설정합니다. 결과적으로 디자인은 열 렌즈로 인한 제한을 피할 수 있습니다. 즉, 광학 재료의 불규칙한 온도가 빛의 경로에 영향을 미치는 원치 않는 효과입니다.
전체적으로 Boutaka의 팀은 이러한 변경이 TEM에서 작동하는 태양광 레이저의 집광 효율을 두 배로 증가시켰다고 계산했습니다.00 태양광에서 레이저로의 변환 효율이 이전 설계의 1.24배에 달합니다. 연구원들은 위성을 사용하여 지구 표면과 대기를 모니터링하는 더 나은 방법을 포함하여 설계에 대한 수많은 잠재적 응용 프로그램을 구상하고 있습니다. 우주쓰레기 제거, 심우주 통신과 함께.
아마도 가장 매혹적인 응용은 새로운 형태의 태양 에너지 생산의 개발일 것입니다. 여기에서 Boutaka와 동료들은 태양광이 지구보다 약 XNUMX배 더 강한 우주에서 태양 레이저가 작동할 수 있다고 제안합니다. 레이저 빔은 지구로 다시 발사되어 집중된 태양 전지에 의해 수집될 수 있습니다. 이 과정은 지상 기반 태양 에너지 수집보다 더 효율적인 과정입니다.
연구는 에너지를 위한 포토닉스 저널.
