韩国团队打造出无线激光充电系统，可在30米外传输400兆瓦能量

2022-08-31 17:06

我们都习惯了无线接收数据，但如果要通过空气来传输能量——那可能就棘手多了。不过，近日韩国工程师展示的一种新系统，却能够使用红外激光安全地将能量发送到100英尺(30米)远的地方。

这一技术有望带来丰富的应用：比如一走进房间，你的手机和笔记本电脑等移动设备就能立马自动充上电。如果在工厂中使用激光充电系统替换电源线，也可以节省维护和更换成本。

图片来源：Sejong University

无线充电已经是当前手机和其他设备的一个功能，但它的功能并不比插电版好多少。这种设备通常需要放置在一个底座上或与一个特殊的表面接触，充电时还不能移动太远。

而如果要想让无线充电真正地发挥作用，它就得能够在更远的距离上工作，就像Wi-Fi发送数据那样无缝地传输电力。科学家们正在为实现这一目标而努力，其中两种方案就是向设备发射微波或激光，或者产生充满整个房间的电磁场，但这通常需要笨重而复杂的设备。

而在上述的研究中，韩国世宗大学（Sejong University）的科学家们开发了一种新的无线充电系统，它可以在相当远的距离上使用红外线进行能量的传输。它由两个主要部分组成，包括一个可以安装在房间里的发射器，以及一个可以安装在电子设备里的接收器。发射器其实是一个光功率源，使用的是掺铒光纤放大器，能够产生中心波长为1550纳米(nm)的红外光束。这个波长范围是光谱中最安全的区域，在使用的功率下不会对人眼或皮肤造成危险。

然后，这种光束会穿过空气击中接收器，接收器由一个球形透镜后反射器组成。这一装置会将入射的光集中到中心的一点，在那里有一个光伏电池能够吸收光并转化产生电力。如果发射器和接收器之间的“视线”被人体或物品隔断，设备就会迅速自动切换到低强度的安全模式。

在测试中，该团队在100英尺的距离上传输了功率高达400兆瓦的光束，并利用10×10毫米(0.4英寸)的接收器将其转换为85兆瓦的电力。虽然产生的能量并不太高，但它足以为一两个小型传感器供电，而且该团队表示它可以扩大到为手机等日常电子产品充电。此外，基于类似原理工作的系统正在更多的电网规模上进行测试，以取代输电线。

与以前的无线电力系统相比，这种设计还有其他一些优点。首先，它不需要像一些方案那样进行整个房间的装修。接收器的球形外形，让它能够接收来自任何方向的入射光束，这意味着发射器不需要锁定或跟踪接收器。此外，它的工作距离也比杜克大学(Duke University)的壁挂式电池板要远得多。

据悉，研究人员优化了一种名为“分布式激光充电”的方法，该方法提供了安全的高功率照明，且光损耗更少。目前，该团队正致力于提高光伏电池的效率，以提高电力输出，以及寻找同时为多个设备充电的方法。