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施耐德/SCHNEIDER
近日，由葡萄牙新里斯本大學(xué)(NOVA University of Lisbon)副教授Dawei Liang領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)宣布，他們利用一種新型的Ce：Nd：YAG棒狀太陽能泵浦激光器實(shí)現(xiàn)了4.64%的太陽能到激光的能量轉(zhuǎn)換效率。
據(jù)悉，該研究的創(chuàng)新之處在于不再采用半導(dǎo)體激光陣列，而是采用固體激光器的直接太陽能泵浦技術(shù)克服了目前的性能限制，使空間激光器(spaceborne lasers)能夠穩(wěn)定可靠地運(yùn)行多年。
具體來看，該團(tuán)隊(duì)的太陽能收集和集中方法使用了NOVA定日鏡-拋物面鏡系統(tǒng)。該系統(tǒng)由一個(gè)大的平面鏡和兩個(gè)平面部分安裝在一個(gè)兩軸定日鏡上組成，該裝置不斷地旋轉(zhuǎn)以保持陽光反射到安裝在太陽激光實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的固定拋物面鏡。
他們的定日鏡具有93.5%的反射率，并將入射的太陽輻射重定向到直徑1.5米、輪輞角60°、焦距660毫米的固定拋物面鏡。拋物面鏡背面鍍銀，主鏡的反射率為80%。
該太陽能激光頭組件是由一個(gè)大的熔融硅非球面透鏡和三個(gè)直徑2.5 mm、長度25 mm的Ce：Nd：YAG棒(安裝在單個(gè)錐形泵腔內(nèi)組成)，之后三個(gè)小的1064 nm部分反射輸出鏡會分別與相應(yīng)的激光棒對齊，最后用上反射率達(dá)94%的鍍銀鋁箔來保護(hù)泵腔內(nèi)壁。
測試結(jié)果表明，該方法提供了三束連續(xù)波1064 nm光束的高效同步發(fā)射，具有4.64%的太陽能-激光功率轉(zhuǎn)換效率，41.25 W/m2的太陽能激光收集效率，以及計(jì)算出的7.64%的太陽能激光斜率效率(Slope Efficiency)。
研究團(tuán)隊(duì)指出，寬帶陽光(broadband sunlight)可以通過太陽能泵浦轉(zhuǎn)換成激光，這是一種窄帶、準(zhǔn)直、快速脈沖輻射源，可能具有極高的亮度和強(qiáng)度。Dawei Liang表示：“由于太陽能是太空中最豐富、最可靠的能源，比地球上多10倍，天基激光發(fā)電將是滿足能源需求的重要一步。而且由于不存在云層的遮擋，太空中陽光的強(qiáng)度幾乎是地球上的兩倍，有陽光的時(shí)間是地球上的4-5倍。”
半導(dǎo)體激光陣列有兩個(gè)明顯缺點(diǎn)：一是隨著時(shí)間的推移性能出現(xiàn)下降，二是其壽命有限，而且這兩方面的漏洞會隨著平均輸出功率的水平而擴(kuò)大。
如今，上述研究團(tuán)隊(duì)指出，用直接的太陽能泵浦固態(tài)激光器來取代半導(dǎo)體激光陣列，將有望幫助克服這些限制。未來，如果這種高效、低成本的可再生激光器成功應(yīng)用于激光材料加工，其在地面場景中的應(yīng)用(Terrestrial Applications)將會越來越凸顯。
浙公網(wǎng)安備 33010602000006號
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