Láser impulsado por energía solar

Según un artículo publicado este mes en Technology Review, investigadores del Instituto Tecnológico de Tokio, en Japón, han desarrollado un nuevo tipo de láser impulsado por energía solar. Los investigadores, que han descrito su trabajo en un ejemplar reciente de la revista Applied Physics Letters, esperan utilizar este láser para desarrollar un motor de combustión de magnesio.

La idea, señala Takashi Yabe, profesor de ingeniería mecánica y ciencias del Instituto, es desarrollar un láser potente capaz de realizar la combustión del magnesio contenido en el agua del mar. En el proceso se liberan grandes cantidades de calor e hidrógeno.

El magnesio tiene un gran potencial como fuente de energía porque cuenta con una densidad de almacenamiento de energía 10 veces superior a la del hidrógeno, señala Yabe. También es más abundante: hay alrededor de 1,3 gr. en cada litro de agua del mar o unos 1.800 trillones de toneladas métricas en nuestros océanos.

Además, el óxido de magnesio resultante de la reacción se puede volver a convertir otra vez en magnesio, señala Yabe, pero el proceso requiere temperaturas de 4.000 ºK (3.726 ºC), por lo que es necesario un láser para generar semejantes temperaturas en un pequeño punto. Para que el motor de combustión de magnesio sea, entonces, una fuente de energía práctica, el láser de debe funcionar con una fuente de energía renovable, como la solar.

Los láseres impulsados por energía solar ya existen: funcionan concentrando la luz solar en materiales cristalinos, como un granate de itrio-aluminio (YAG) dopado con neodimio, lo que hace que emitan luz láser. Sin embargo, hasta ahora la mayoría de estos láseres solares han dependido de espejos extremadamente grandes para enfocar la luz hacia el cristal.

Ahora, Yabe y sus colegas han desarrollado un láser compacto tres veces más eficaz que los diseños anteriores, en cuanto a la potencia que pueden ofrecer en comparación con la luz disponible. Esto se debe en parte al uso de cristales Nd:YAG, dopados además con cromo, lo que permite que absorban un rango más amplio de luz.
Otra de las innovaciones del láser de Yabe es el uso de una pequeña lente de Fresnel, en lugar de grandes lentes de espejo. Por lo general, se consigue enfocar hacia el cristal el 10% de la luz incidente, mientras que con la lente de Fresnel, se logra enfocar el 80%.

"En nuestro caso, utilizamos solo 1,3 m2 y logramos 25 vatios", señala Yabe. Esto supone solo un incremento del triple, pero la salida del láser aumenta exponencialmente a medida que el área aumenta, por lo que "esperamos obtener de 300 a 400 vatios con una lente Fresnel de 4 m2", añadió.


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