С увеличением количества электронных устройств вырос спрос на системы беспроводной передачи энергии. Потребность в зарядке электромобилей и смартфонов значительно возросла. Мобильная связь 5G также требует недорогих методов беспроводной передачи энергии на большие расстояния с минимальной задержкой или вообще 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 безопасно и стабильно передавать беспроводную энергию на расстояние более одного метра. Чтобы преодолеть эту трудность, ученые усовершенствовали метод под названием «распределенная лазерная зарядка», который привлекает все больше и больше внимания, поскольку обеспечивает безопасное покрытие высокой мощности.
Новая система беспроводной лазерной зарядки состоит из передатчика и приемника. Первый можно разместить в комнате, а второй можно интегрировать в электронные устройства. Когда передатчик и приемник находятся в пределах прямой видимости, между ними в воздухе или в свободном пространстве образуется лазерная полость, позволяющая передавать световую энергию.
Что делать, если существует препятствие, которое прерывает прямую видимость между передатчиком и приемником? Он ловит лазерный луч? Без проблем. В этом случае система автоматически переключается в своего рода «режим экономии», который снижает частоту лазера, чтобы не нанести вред людям или вещам, находящимся на «линии» луча.
Как это работает?
Передатчик представляет собой источник оптической энергии, в котором используется оптоволоконный усилитель, дополненный редкоземельным элементом.эрбий, и производит луч инфракрасного света с центральной длиной волны 1550 нм. Приемный блок включает в себя отражатель (пассивная оптическая система), фотоэлектрический элемент, преобразующий оптический сигнал в электрическую энергию, и светодиод, загорающийся при подаче питания. Этот небольшой приемник размером 1 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 системы лазерной зарядки для замены силовых кабелей на заводах может сэкономить 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 в области беспроводной лазерной энергетики? Сделайте систему более практичной, увеличьте эффективность фотоэлектрического элемента для лучшего преобразования света в электрическую энергию, разработайте способ одновременной зарядки нескольких приемников.
