¿Son factibles los sistemas de suministro de energía óptica a gran escala?

Estoy asistiendo a un curso de introducción a la óptica y la fotónica y acabamos de empezar a estudiar fibras ópticas para comunicaciones digitales. Sin embargo, he comenzado a preguntarme sobre el uso de fibras ópticas para transmitir energía. Investigué un poco en Internet y encontré algunas ideas sobre las tecnologías de alimentación a través de fibra, pero en realidad no hay mucho material, así que aquí estoy.

¿Es la alimentación por fibra una tecnología que en el futuro se puede desarrollar para competir con la transferencia de energía eléctrica o existen límites físicos?

Hasta donde yo sé, tenemos un dispositivo eficiente para convertir energía eléctrica en óptica, a saber, el láser. Las fibras ópticas pueden transmitir potencia con una atenuación tan baja como 0,18 dB/Km, lo que me parece bastante bueno. ¿Quizás el problema puede ser la eficiencia de los fotodiodos al final de la línea?

PD: Estoy en el último año de mi licenciatura en Ingeniería Física y estoy tratando de entender qué tecnologías es probable que se desarrollen en el futuro para invertir mi tiempo en estudiar algo prometedor.

La conversión de eléctrico a óptico no está cerca del 100 %, y la conversión de nuevo a eléctrico tampoco está cerca del 100 %. Power-over-fiber tiene sentido en algunos casos específicos. Como una red de distribución a gran escala, me quedo con un cableado eficiente y fácil de usar, no con fibra óptica meticulosa.
El costo también suele ser un factor importante, no solo la eficiencia.
¿Le ha hecho esta pregunta al profesor de su curso? ¿Cuál fue su respuesta? ¿Qué otra investigación has hecho para encontrar una respuesta?
@sammygerbil Todavía no, pregunté esto en SE antes porque trato de evitar preguntas tontas con personas que me darán una calificación.
¿Por qué crees que la pregunta es tonta? ¿No es posible que hacer una pregunta pueda ganar puntos?
@sammygerbil Tal vez hay varios puntos claramente evidentes en contra de esta tecnología que un estudiante de tercer año debería notar en el acto y, por lo tanto, hacer la pregunta puede hacerme parecer tonto, no lo sé. Prefiero tener una idea aproximada antes de preguntar. Además, podría querer tener al profesor como supervisor de mi tesis final, así que es mejor tener cuidado. :)
La amortiguación en las fibras es considerablemente menor que en los cables. Los principales problemas son probablemente las pérdidas de conversión de energía de eléctrica a óptica y de óptica nuevamente a eléctrica. Además, los costos son mucho más altos que los de los cables de cobre simples.

Respuestas (1)

Existen varios límites prácticos para la alimentación por fibra.

La primera es la absorción: incluso las mejores fibras tienen una absorción limitada, por lo que a niveles de potencia altos se calentarán.

El siguiente es la conversión de energía: incluso después de haber transmitido energía a través del cable, convertirla en algo útil (electricidad) supondrá una pérdida significativa de eficiencia.

Finalmente, existe la dispersión de Brillouin espontánea (SBS): a densidades de potencia suficientemente altas, los medios ópticos se vuelven no lineales y esto conducirá a la conversión espontánea de parte de la potencia óptica en fonones. Citando de la enciclopedia fotónica RP :

SBS introduce el límite de potencia más estricto para la amplificación y la propagación pasiva de señales ópticas de banda estrecha en fibras .

Ese mismo enlace explica el mecanismo con más profundidad. SBS pone un límite superior a la potencia que puede enviar a través de una fibra, independientemente de las pérdidas que pueda tolerar.

Por supuesto, tampoco se puede enviar una cantidad arbitraria de energía a través de un cable de cobre... Podría ser un cálculo interesante para determinar cuánta energía distribuye Netflix todos los días en los EE. UU....
¿Son factibles los sistemas de suministro de energía óptica a gran escala?
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