Лазер с солнечной накачкой
Лазер с солнечной накачкой (или лазер на солнечной энергии) — это лазер , который имеет те же оптические свойства, что и обычные лазеры, например, излучает луч, состоящий из когерентного электромагнитного излучения , которое может достигать большой мощности , но который использует солнечное излучение для накачки лазерной среды. . Этот тип лазера уникален среди других типов тем, что он не требует какого-либо искусственного источника энергии.
Лазерные среды
[ редактировать ]Двумя наиболее изученными средами для лазеров с солнечной накачкой были йод , [1] с длиной волны лазера 1,31 микрометра и NdCrYAG , который излучает с длиной волны 1,06 микрометра. с солнечной накачкой Полупроводниковые лазеры также были предложены Лэндисом. [2] и другие. [3]
Приложения
[ редактировать ]Лазеры с солнечной накачкой не используются в коммерческих целях, поскольку низкая стоимость электроэнергии в большинстве мест означает, что другие, более эффективные типы лазеров, работающих на электроэнергии, могут использоваться более экономично. Лазеры с солнечной накачкой могут оказаться полезными в автономных местах.
Нанопорошки
[ редактировать ]Очень мелкозернистые дисперсные порошки могут быть получены с использованием технологии лазерного синтеза. [4]
Производство водорода
[ редактировать ]Лидером в этой области является Сигеаки Учида и его команда в Японии (Токио/Осака). [5] В их конструкции используются линзы Френеля с солнечной накачкой и лазер NdCrYAG для запуска цикла на основе магния, в результате которого в качестве продукта вырабатывается газообразный водород. [6]
Возможное применение космических кораблей
[ редактировать ]Поскольку в космосе нет «сетевой» энергии, большинство космических кораблей сегодня используют источники солнечной энергии, в основном фотоэлектрические солнечные элементы. Для питания лазеров требуется высокий уровень мощности, поэтому неэффективность фотоэлектрических солнечных элементов (обычно эффективность менее 27%) мотивирует интерес к солнечной накачке лазеров. [7] Другими потенциальными преимуществами лазеров с солнечной накачкой могут быть меньший вес и уменьшенное количество компонентов, что обеспечивает более высокую надежность (уменьшение количества отказов) по сравнению с лазером с электрической накачкой, питаемым от фотоэлементов. Их также можно использовать для связи в дальнем космосе , датчиков условий на Земле, обнаружения и отслеживания объектов в космосе, а также для передачи энергии.
Преобразование солнечной энергии
[ редактировать ]Были предложения использовать лазер с солнечной накачкой для преобразования солнечной энергии, показано, как эффективно преобразовывать солнечную энергию в электрическую, используя преимущества лазерного усиления и внутрирезонаторного использования преобразователя с низким КПД, такого как фотоэлектрические элементы. [8]
Текущие исследования
[ редактировать ]Предложение использовать солнечную печь Узбекистана лазера с солнечной накачкой для питания Nd:YAG- до 1 МВт . было бы крупнейшей в мире системой такого типа с потребляемой солнечной мощностью [9] Однако текущие исследовательские усилия сосредоточены на объединении продукции нескольких меньших концентраторов. [10] подход, который гораздо более достижим. [11]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Де Янг и др. Предварительный проект и стоимость станции передачи из космоса в космос с йодидным лазером с солнечной накачкой мощностью 1 мегаватт, Технический меморандум НАСА, 1987 г. ( исходная версия , архив WebCite ), дата обращения 23 июня 2011 г.
- ^ Г. А. Лэндис, «Новые подходы к созданию лазера GaAs с солнечной накачкой», Optics Communications, 92 , стр. 261-265 (1992). ( Абстрактный )
- ^ И. М. Цидулко, «Полупроводниковый лазер, накачиваемый солнечным излучением», Советский журнал квантовой электроники, 22 (5), стр. 463-466 (1992).
- ^ Ш. Д. Пайзиева; С.А. Бахрамов; АК Касимов. «Преобразование концентрированного солнечного света в лазерное излучение на малых параболических концентраторах» . Журнал возобновляемой и устойчивой энергетики . 3 (5). Научно-производственное объединение «Академприбор», Ташкент 100125, Узбекистан: Американский институт физики .
{{cite journal}}: CS1 maint: местоположение ( ссылка ) - ^ «Могут ли лазеры помочь снизить нашу зависимость от ископаемого топлива?» . Архивировано из оригинала 15 мая 2016 г. Проверено 5 мая 2009 г.
- ^ «Лазер с солнечной накачкой и метод охлаждения лазера с накачкой солнечным светом, номер заявки USPTO: 20080225912» . Архивировано из оригинала 17 февраля 2012 г. Проверено 5 мая 2009 г.
- ^ Джеффри А. Лэндис, «Перспективы полупроводниковых лазеров с солнечной накачкой», статья SPIE 2121-09, Laser Power Beaming, SPIE Proceedings Volume 2121, стр. 58–65, 27–28 января 1994 г. ( веб-версии дата доступа к 2009–11 гг.) -10)
- ^ И. Хименес; С. Валлентовиц. «Внутрирезонаторное лазерное преобразование солнечной энергии» . J. Опт. Соц. Являюсь. Б. 40 (8). Оптическое общество Америки .
- ^ Бахрамов С.А.; Пайзиев, Ш.Д.; Клычев, Ш.И.; Касимов А.К.; Абдурахманов, А.А. (2005). «Лазер на большом солнечном концентраторе». Труды CAOL 2005. Вторая международная конференция по передовой оптоэлектронике и лазерам, 2005 г. Том. 1. С. 109–111. дои : 10.1109/CAOL.2005.1553831 . ISBN 0-7803-9130-6 .
- ^ «Параболические зеркала концентрируют солнечный свет для питания лазеров» . Проверено 13 августа 2019 г.
- ^ Пайзиев, Ш. Д.; Бахрамов С.А.; Касимов, АК (2011). «Преобразование концентрированного солнечного света в лазерное излучение на малых параболических концентраторах». Журнал возобновляемой и устойчивой энергетики . 3 (5): 053102. дои : 10.1063/1.3643267 .
- ^ Jump up to: а б Дункан Грэм-Роу (19 сентября 2007 г.). «Лазер на солнечной энергии» . Обзор технологий Массачусетского технологического института .
- ^ Письма по прикладной физике (2007), цит. [12]
