محققان در الجزایر و پرتغال از طرح جدیدی برای لیزری که با نور خورشید کار می کند رونمایی کردند. لیزر خورشیدی که هنوز در آزمایشگاه ساخته نشده است، پیش‌بینی می‌شود که با راندمان بالاتری نسبت به سیستم‌های موجود کار کند و می‌تواند کاربردهای متعددی داشته باشد - از جمله یک سیستم فضایی برای برداشت انرژی خورشیدی برای استفاده در زمین.

استفاده از نور خورشید به عنوان منبع پمپاژ برای تولید نور لیزر از دهه 1960 به طور گسترده مورد بررسی قرار گرفت. فناوری های فعلی را می توان برای تولید سیستم های لیزری مقرون به صرفه با قدرت و روشنایی بالا استفاده کرد.

در دهه گذشته پیشرفت های زیادی در لیزرهای خورشیدی انجام شده است - اما طرح های موجود را می توان با استفاده از یک میله لیزری بزرگ محدود کرد. این میله ماده بهره‌وری است که نور لیزر را از طریق انرژی دریافتی از منبع پمپ تولید می‌کند. سیستم‌های خورشیدی تک میله‌ای معمولاً گران هستند و از توزیع ناهموار دما در داخل میله رنج می‌برند، که کیفیت پرتو تولید شده را کاهش می‌دهد.

شبیه سازی عددی

این آخرین کار توسط رابه بوتاکا در مرکز توسعه فناوری های پیشرفته در الجزایر انجام شده است. داوی لیانگ در دانشگاه NOVA لیسبون و عبدالحمید کلو در دانشگاه علم و فناوری هواری بومدین. این سه نفر شبیه‌سازی‌های عددی را انجام دادند تا به آن‌ها کمک کند تا یک مجموعه لیزر خورشیدی بهینه‌تر طراحی کنند. سیستم پیشنهادی آنها در TEM عمل خواهد کرد₀₀ حالت نوری: حالت لیزری پایه و با کمترین مرتبه، که در آن شدت نور احاطه کننده مرکز پرتو از توزیع ساده گاوسی پیروی می کند. طراحی این تیم با استفاده از چهار آینه سهموی با مساحت 10 متر، نور خورشید را جمع آوری می کند².

هنگامی که این نور جمع آوری شد، به یک سر لیزر هدایت می شود، جایی که به طور مساوی بین چهار متمرکز کننده سیلیس ذوب شده و راهنماهای نور توزیع می شود. در نهایت، از نور برای پمپاژ همزمان چهار میله لیزری با قطر کوچک استفاده می شود - با تنظیمی که اطمینان حاصل می کند که قدرت پمپ به طور مساوی بین میله ها توزیع می شود. در نتیجه، طراحی از محدودیت های ارائه شده توسط عدسی حرارتی جلوگیری می کند - یک اثر ناخواسته که به موجب آن بی نظمی دما در یک ماده نوری بر مسیرهای طی شده توسط نور تأثیر می گذارد.

در مجموع، تیم بوتاکا محاسبه کرد که تغییرات آنها کارایی جمع آوری نور لیزرهای خورشیدی که در TEM کار می کنند را دو برابر می کند.₀₀ حالت، که منجر به 1.24 برابر راندمان تبدیل نور خورشید به لیزر نسبت به طرح های قبلی می شود. محققان کاربردهای بالقوه متعددی را برای طراحی خود در نظر می گیرند: از جمله روش های بهتر برای نظارت بر سطح و جو زمین با استفاده از ماهواره ها. همراه با حذف زباله های فضایی و ارتباطات در اعماق فضا.

شاید جذاب ترین کاربرد، توسعه اشکال جدید تولید انرژی خورشیدی باشد. در اینجا، بوتاکا و همکارانش پیشنهاد می‌کنند که لیزرهای خورشیدی می‌توانند در فضا کار کنند، جایی که نور خورشید تقریباً دو برابر قوی‌تر از زمین است. پرتوهای لیزر می توانند به زمین پرتاب شوند و توسط سلول های خورشیدی متمرکز جمع آوری شوند - در فرآیندی که کارآمدتر از جمع آوری انرژی خورشیدی مبتنی بر زمین است.

تحقیق در شرح داده شده است مجله فوتونیک برای انرژی.