Лазеры генерируют когерентное электромагнитное излучение в видимом и инфракрасном диапазонах частот с помощью внешних источников энергии. Наиболее эффективными преобразователями являются полупроводниковые лазерные диоды, коммерчески используемые в волоконно-оптической и лазерной связи. В качестве альтернативы, лазерная генерация с прямой солнечной накачкой имеет основное преимущество перед обычными твердотельными или газовыми лазерами, которые полагаются на использование электрической энергии для генерации лазерных колебаний, поскольку генерирование электричества в космосе автоматически приводит к потере эффективности на уровне системы примерно на 60% .
Для генерации лазерного луча прямой солнечной накачкой солнечная энергия должна быть сконцентрирована перед введением в активную среду. Требуемое соотношение концентраций зависит от размера активной среды, коэффициента поглощения энергии и параметра термического удара (слабость материала к внутреннему напряжению, вызванному термическим градиентом).
В принципе, все лазеры могут использоваться для передачи энергии. Используя общие условия, описанные в разделе 3, специально применяемые для выбора лазеров, они подразумевают дополнительные ограничения, связанные с эффективностью процесса генерации лазера и процессов поглощения и лазерно-электрического преобразования.
В частности, для лазеров с прямой оптической накачкой (лазерный диод) существует несколько типов материалов, пригодных в качестве активной среды. С точки зрения устойчивости к тепловым нагрузкам сапфир кажется подходящим материалом для лазера. Поскольку большие кристаллы сапфира очень трудно создать, большинство активных сред основано на кристаллах YAG (иттрий-алюминиевый гранат). Что касается требуемых плотностей энергии, для YAG-лазеров требуются коэффициенты сжатия световой энергии в несколько сотен раз.
Использование лазерного луча в космосе или из космоса на Землю добавляют следующие ограничения:
- габаритные размеры лазера, масса системы;
- требования к температуре генерации лазера (предпочтение отдается очень высокотемпературным операциям с целью обеспечения малой массы и малых размеров радиационной системе теплоотвода);
- отсутствие «расходных материалов» и других потенциальных отходов;
- высокое качество лазерного луча во избежание использования объективов и достижения малых приемных поверхностей;
- управление фазой (массивы матриц различного лазера, возможно, используемые для образования виртуальных больших апертур).
