Láser de energía solar

Rayos solares dirigidos desde un conjunto de paneles solares a la «torre de sol», equipada con cristales dopados con neodimio para la emisión de láser. Instituto Weizmann, Israel.

Un láser de bombeo solar (o láser accionado por energía solar) es un láser que comparte las mismas propiedades ópticas que los láseres convencionales tales como emitir un haz consistente en radiación electromagnética coherente que puede alcanzar alta potencia, pero que utiliza radiación solar para bombear el medio activo. Este tipo de láser se diferencia de otros tipos de láseres en que no requiere ninguna fuente de energía artificial.

Medio láser activo

Los dos más estudiados tipos de medio láser activo para láseres accionados por energía solar han sido el de yodo,[1]​ con una longitud de onda de láser de 1.31 micrómetros, y el de NdCrYAG (granate itrio aluminio dopado con neodimio y cromo), el cual emite en una longitud de onda de 1.06 micrómetros. Diodos láser bombeados por energía solar también han sido propuestos por Landis[2]​ y otros.[3]​

Aplicaciones

Los láseres de bombeo solar no se utilizan comercialmente porque el bajo costo de la electricidad en la mayoría de los lugares significa que otros tipos de láseres más eficientes que funcionan con energía eléctrica se pueden usar de manera más económica. Los láseres bombeados por energía solar pueden resultar útiles en ubicaciones fuera de la red

Nanopolvos

Pueden producirse polvos dispersos de grano muy fino mediante el uso de tecnología de síntesis láser.[4]​

Producción de hidrógeno

Un líder en este campo es Shigeaki Uchida y su equipo en Japón (Tokio / Osaka).[5]​ Su diseño utiliza lentes Fresnel y un láser NdCrYAG bombeado por energía solar para impulsar un ciclo a base de magnesio, que produce gas hidrógeno como producto.[6]​

Potenciales aplicaciones en naves espaciales

Dado que no hay energía de 'red' en el espacio, la mayoría de nave espaciales utilizan fuentes de energía solar, en su mayoría celdas solares fotovoltaicas. Alimentar láseres requiere altos niveles de energía, así que la ineficiencia de las celdas solares fotovoltaicas (usualmente tienen eficiencias menores al 27%) motiva el interés en el bombeo solar de láseres.[7]​ Otros beneficios potenciales de los láseres de bombeo solar podrían ser el peso reducido y un menor número de componentes, proporcionando mayor confiabilidad (número reducido de modos de fallo) versus un láser de bombeo eléctrico alimentado por celdas fotovoltaicas. También pueden ser utilizados para comunicaciones espaciales profundas, sensores para medir las condiciones en la Tierra, detección y seguimiento de objetos en el espacio, así como también transmisión de energía.

Propulsión espacial

Ha habido propuestas para utilizar láseres accionados por energía solar para usos en propulsión por haz de luz.

Satélites accionados por energía solar

Ha habido propuestas para utilizar láseres accionados por energía solar para usos en energía solar espacial.

Investigación actual

Una propuesta para utilizar el horno solar de Uzbekistán para energizar un láser de Nd:YAG accionado por energía solar, habría sido el sistema más grande del mundo en su tipo, que manejaría hasta 1 MW de potencia de energía proveniente del sol.[8]​ Aun así, los esfuerzos de investigación actuales están enfocados en combinar la salida de energía de varios concentradores más pequeños,[9]​ una propuesta que es mucho más alcanzable.[10]​

Véase también

Referencias

  1. ↑ De Young et al. Preliminary Design and Cost of a 1-Megawatt Solar-Pumped Iodide Laser Space-to-Space Transmission Station, NASA Technical Memorandum, 1987 (Original version,), Retrieved 2011-06-23
  2. ↑ G.A. Landis, "New Approaches for a Solar-Pumped GaAs Laser," Optics Communications, 92, pp 261-265 (1992). (Abstract)
  3. ↑ I.M. Tsidulko, "Semiconductor Laser Pumped by Solar Radiation," Soviet Journal of Quantum Electronics 22 (5), pp. 463-466 (1992).
  4. ↑ Sh. D. Payziyeva; S. A. Bakhramov; A. K. Kasimov. «Transformation of concentrated sunlight into laser radiation on small parabolic concentrators». Journal of Renewable and Sustainable Energy (Scientific and Production Association “Akadempribor”, Tashkent 100125, Uzbekistan: American Institute of Physics) 3 (5). 
  5. ↑ «Can Lasers Help Decrease Our Dependence on Fossil Fuels?». Archivado desde el original el 15 de mayo de 2016. Consultado el 5 de mayo de 2009. 
  6. ↑ «Solar light pumped laser and cooling method of solar light pumped laser, USPTO Application #: 20080225912». Archivado desde el original el 17 de febrero de 2012. Consultado el 5 de mayo de 2009. 
  7. ↑ Geoffrey A. Landis, "Prospects for Solar Pumped Semiconductor Lasers," Paper SPIE 2121-09, Laser Power Beaming, SPIE Proceedings Volume 2121, pp. 58-65, January 27–28, 1994 (web version Archivado el 25 de noviembre de 2020 en Wayback Machine. access date 2009-11-10)
  8. ↑ Bakhramov, S.A.; Payziyev, Sh.D.; Klychev, Sh.I.; Kasimov, A.K.; Abdurakhmanov, A.A. (2005). «Laser on the big solar concentrator». Proceedings of CAOL 2005. Second International Conference on Advanced Optoelectronics and Lasers, 2005 1. pp. 109-111. ISBN 0-7803-9130-6. doi:10.1109/CAOL.2005.1553831. 
  9. ↑ «Parabolic mirrors concentrate sunlight to power lasers». Consultado el 13 de agosto de 2019. 
  10. ↑ Payziyev, Sh. D.; Bakhramov, S. A.; Kasimov, A. K. (2011). «Transformation of concentrated sunlight into laser radiation on small parabolic concentrators». Journal of Renewable and Sustainable Energy 3 (5): 053102. doi:10.1063/1.3643267. 
  11. ↑ a b Duncan Graham-Rowe (19 de septiembre de 2007). «Solar-Powered Laser». MIT Technology Review. 
  12. ↑ Applied Physics Letters (2007), cited in [11]​