减少热透镜效应的新型太阳能激光器设计

阿尔及利亚和葡萄牙的研究人员提出了一种太阳能驱动的激光器的新设计。新型太阳能激光器预计将比现有太阳能具有更高的效率，并且在更多场景下具有应用，尤其是在航空器上用于收集太阳能的场景。

减少热透镜效应的新型太阳能激光器。

自从 1960 年以来，人们已广泛探索使用太阳光作为产生激光的泵浦源。当前的相关技术可用于生产具有高功率和亮度的经济高效的激光系统。在过去十年中，太阳能激光器取得了许多进步。然而，现有设计主要受到了使用单个大型激光棒作为增益材料的限制。增益介质棒从泵浦源获得的能量从而产生激光。单增益棒的太阳能激光器系统往往价格昂贵，并且当增益介质内温度分布不均匀时，其产生的光束质量较低。

数值模拟

本研究由阿尔及尔先进技术发展中心、里斯本 NOVA 大学和 Houari Boumediene 科技大学的研究人员合作完成。研究人员首先通过数值模拟设计优化的太阳能激光装置。新的系统工作在最低阶激光模式 TEM00 模式，基模光束中心周围的光强度遵循简单的高斯分布。新的设计使用四个总面积为 10 平方米的抛物面镜收集太阳能。

在新系统中，收集到的太阳能被引导到激光头，并均匀分布在四个熔融石英聚光器之间。然后，收集到的太阳能用于同时泵浦四个小直径激光棒，激光器的设置能够确保泵浦功率在增益介质棒中均匀分布。因此，该设计避免了激光器中热透镜效应带来的限制，热透镜效应即光学材料中的温度不规则性会影响光的路径。

最后，Boutaka 的团队计算出，新的激光器在 TEM00 模式下运行的太阳能光收集效率提高了一倍，从而使太阳光到激光的转换效率是以前设计的 1.24 倍。新设计具有许多潜在的应用：包括使用卫星监测地球表面和大气，清除太空垃圾和深空通信等。

新设计最直接最重要的应用是提高太空中的能源利用效率。例如，太阳能激光器可以在太空中运行，因为太空中的阳光强度更高。激光束可以由太空发射回地球，并由聚光太阳能电池收集，整个过程收集效率将比地面太阳能收集效率更高。