С появлением электронных устройств вырос спрос на беспроводные системы передачи энергии. Потребность в подзарядке электромобилей и смартфонов значительно возросла. Даже для мобильной связи 5G требуются недорогие методы беспроводной передачи энергии на большие расстояния с минимальной задержкой или без нее.
Исследователи Университет Сечжона в Южной Корее разработали новую систему беспроводной лазерной зарядки. Система использует инфракрасный свет для безопасной передачи высоких уровней мощности на расстояние до 30 метров. Этот тип оптической беспроводной системы передачи энергии на большие расстояния может обеспечить передачу энергии в режиме реального времени на стационарные и мобильные приемники.
Передача беспроводной энергии через лазер
Беспроводная передача энергии на большие расстояния была предметом многочисленных исследовательских проектов, некоторые из которых они также появляются на нашем сайте. Однако было сложно надежно и стабильно передавать беспроводную энергию на расстояние более одного метра. Чтобы преодолеть эту проблему, ученые усовершенствовали технику под названием «распределенная лазерная зарядка», которая привлекает все больше и больше внимания, поскольку обеспечивает безопасное и мощное покрытие.
Новая система беспроводной лазерной зарядки состоит из передатчика и приемника. Первые можно разместить в комнате, а вторые можно интегрировать в электронные устройства. Когда передатчик и приемник находятся в прямой видимости, между ними в воздухе или в свободном пространстве образуется лазерный резонатор, который позволяет передавать световую энергию.
Что делать, если есть препятствие, которое прерывает прямую видимость между передатчиком и приемником? У вас есть лазерный луч? Без проблем. В этом случае система автоматически переключается в своего рода «экономный режим», который снижает частоту лазера, чтобы не причинить вреда людям или предметам, находящимся на «линии» луча.
Как это работает?
Передатчик представляет собой оптический источник питания, в котором используется оптоволоконный усилитель с редкоземельными элементами.эрбий, и производит луч инфракрасного света с центральной длиной волны 1550 нм. Приемный блок включает в себя отражатель (пассивная оптическая система), фотогальванический элемент, преобразующий оптический сигнал в электрическую энергию, и светодиод, загорающийся при подаче питания. Этот небольшой приемник, размеры которого в настоящее время составляют 1 см х 1 см, можно легко интегрировать в устройства и датчики.
Лабораторные тесты
Лабораторные результаты показали, что одноканальная беспроводная система передачи оптической мощности может обеспечить оптическую мощность 400 мВт на расстоянии до 30 метров. Фотогальваника преобразовала его при электрической мощности 85 мВт. Этой мощности уже достаточно для питания небольших датчиков, а при дальнейшем развитии ее можно увеличить до уровня, необходимого для зарядки мобильных устройств.
Беспроводная энергия через лазер: возможные применения
«Использование лазерной системы зарядки для замены силовых кабелей на заводах может сократить затраты на техническое обслуживание и замену», — говорит он. в заявлении Джиньонг Ха, руководитель исследовательской группы. «Это может быть особенно полезно в суровых условиях, где электрические соединения могут создавать помехи или опасность возгорания».
Следующий шаг для беспроводной лазерной энергии? Сделайте систему более практичной, повысьте эффективность фотогальванического элемента, чтобы лучше преобразовывать свет в электричество, разработайте способ одновременной зарядки нескольких приемников.
