最近、太陽エネルギーの利用が注目されていますが・・

質問

最近、太陽エネルギーの利用が注目されていますが・・
中でも、太陽光励起レーザーを活用したマグネシウムエネルギーは、石油や石炭に変わってクリーンで無尽蔵にエネルギーを作り出せると聞きました。
太陽光励起レーザーって、どのようなものなのでしょうか？？
教えて下さい。

回答No.3

patrick_pro · ベストアンサー

１．励起レーザーとは？
太陽光励起レーザーを考える前に、励起レーザーについて考えて見たいと思います。

物質に光が入射した場合、光の持つエネルギーを吸収して物質内の電子はエネルギーが高い状態に励起します（この現象を光の吸収といいます）。

通常、電子のエネルギー状態は「基底状態」という一番エネルギーが低い状態（安定した状態）ですが、上記のように光を吸収すると励起状態になります。
しかし、励起状態になったものでも時間が経過すると安定状態に戻ります。この時に光のエネルギーを放出します。これを自然放出といいます。

また、励起状態の電子に新たな光が入射すると、これが呼び水となり励起状態であったエネルギーと新たに入ってきたエネルギーの２つが同時(同位相かつ同方向)に放出されることになります。これを誘導放出といいます（※自然・誘導放出は、http://blog.sizen-kankyo.net/blog/2009/10/000599.htmlの「そしてレーザーの原理」を参照してみて下さい）。

励起レーザーとは、この誘導放出という現象を利用して、入射光を増幅し同位相かつ同方向に発振させる装置です。但し、一般的は基底状態が圧倒的に多いため、吸収される入射光より誘導放出される光が多くならない限りレーザーは発生しません。つまり、レーザーを発生させるためには、多くの入射光を必要とするのです。

現在、この入射光にはフラッシュランプを用いておりエネルギーを消費しながらレーザーを発生させていますが、これを無尽蔵にある太陽光を使いエネルギー消費せずレーザーを発生させるのが太陽光励起レーザーです。

２．では、どのように太陽光を利用するのか？
太陽光は膨大なエネルギーですが、拡散した状態で地表面に降り注いでいるため、自然状態の太陽光では単位面積当りでは[0.1Ｗ/cm2]になっています。

この太陽光の集光するとどうなるのでしょうか？
子供の頃に実験などで経験した方も多いと思いますが、虫眼鏡で集めて黒い紙を燃やしたりしませんでしたか？実はこれは拡散している太陽光を集光したものです。
また、集光した焦点には同じ波長の光しか集まっていませんが、単位面積当り[1,000Ｗ/cm2]と自然状態の一万倍になっています。
（※参照；http://blog.sizen-kankyo.net/blog/2010/08/000767.html）

この集光した太陽光を励起レーザーを通すことにより、単位面積当り[100,000Ｗ/cm2]と自然状態の百万倍にすることが可能になります。但し、30ｍ四方の面積から集光する必要があります。

なお、マグネシウムエネルギー及びこの太陽光励起レーザーについてはまだ開発段階のようです。
以下を参考にして下さい。
・http://www.jspf.or.jp/Journal/PDF_JSPF/jspf2007_06/jspf2007_06-578.pdf

こちらでもマグネシウムエネルギーについて追求しています。ご覧下さい。
・http://blog.sizen-kankyo.net/blog/2010/05/000727.html

お礼

ありがとうございます！
レーザーの辺りから既によく分かってなかったので、ここまで丁寧に書いてくださって助かりました！
たくさんはってくださっているリンクも勉強になりました。
太陽光励起レーザーは、まだ開発中なのですね。今後の動きも見てゆきたいなと思います。それから、一番下のリンクでマグネシウムエネルギーについて連載されいるものが、素人でもとても読みやすく面白かったです！ありがとうございました。

回答No.2

tanpopotanpopo

風が吹けば桶屋が儲かるって知ってます？それと同じようなお話なんです。
わかりやすくするため、技術的にはちょっと違う言い方もあるかも？

１、環境に優しい車を、短時間で安く開発する。
ハイブリッド車は、電池の開発（レアメタルの鉱山開発、輸入等も含めて）とか問題が山積みです。
簡単に開発できる→早く販売できる→早く普及する→早く環境改善が出来る→ＥＣＯ効果が大きい。って事です。

２、一般市販車を、簡単な技術の範囲で改造して短期間でＥＣＯカーの開発を。
燃料に水素を使うと簡単です。燃料タンクが、「危険物を高圧で貯める」と言う意味で大変ですが、それも現代の技術なら可能です。
エンジン自体は単純な改造で対応できます。

３、水素を安く大量に作る。
水は水素と酸素の化合物なので、原料（水)は安いけど、水素を取り出すのにレアメタルのマグネシウムを使うからお金がかかる。

４、マグネシウムを安く精錬したい。
マグネシウムは自然界では酸化しています。還元（酸化と逆の反応）をするには数万℃の高温が必要です。
高温を作るのは難しいので、現実には電力をたくさん使用する方法とか、お金がかかる方法しかありません。

※さて、いよいよ本題です。
５、安く簡単で環境に良い方法で高温を作りたい。
太陽の光を当てると、レーザー光を出す物質があります。レーザー光（細い）を何本も作り、1点にまとめて当てると、その部分は高温になります。（虫眼鏡で太陽光を集めて温度を上げるようなものですね）
精錬したいマグネシウムにこのレーザーを当てると、環境にやさしく精錬できます。（原材料は太陽光ですから）

★★★この太陽の光を当てるだけでレーザー光を出す物が「太陽光励起レーザー」です。★★★
これでわかりました？

お礼

丁寧に教えて下さり、ありがとうございます。
太陽光励起レーザーに着目する前段部分から書いて下さったので、今求められていることや状況も見えて分かりやすいです。太陽光励起レーザーは、安く簡単で環境に良い方法で高温を作ることができ、太陽光を当てるだけでレーザー光が出るとは、すごいですね。可能性を感じます！

回答No.1

yara

ここで質問する前に、インターネットで検索してますか？

「太陽光励起レーザー」で検索すれば色々出てきますよ。

それとも、検索し読んだが、もっと分かりやすく説明して下さいということですか？

お礼

ありがとうございます。
ネットで調べると専門用語が多く、もっとわかりやすく知りたいと思っての質問でした。
もう少し「どのあたりが聞きたいのか？」具体的に書くようにしたいと思います。
それでも、みなさんが答えて下さって有難いです。ありがとうございました。