韓國世宗大學開發(fā)的無線充電器克服了一些阻礙開發(fā)安全便捷的移動充電系統(tǒng)的挑戰(zhàn)。新系統(tǒng)使用了紅外光實現(xiàn)了安全地傳輸高功率。實驗室測試表明，該系統(tǒng)可以在最遠30m 的距離內(nèi)傳輸400mW 的光功率。這種功率足以為傳感器充電，并且隨著進一步發(fā)展，它可以增加到為移動設備充電所需的水平。

　　研究團隊負責人Jinyong Ha 表示，無線供電的能力可以消除手機或平板電腦隨身攜帶電源線的需要，它還可以為各種傳感器提供動力，例如物聯(lián)網(wǎng)設備中的傳感器和用于監(jiān)控制造工廠過程的傳感器。

　　此前，行業(yè)已經(jīng)研究了幾種用于遠程無線電力傳輸?shù)募夹g(shù)。然而在米級距離上安全地發(fā)送足夠電力一直很困難。為了克服這一挑戰(zhàn)，研究人員優(yōu)化了一種稱為分布式激光充電的方法，該方法可以提供安全的高功率照明和更少的光損失。如果有物體或人擋住視線，系統(tǒng)會自動切換到安全的低功率傳輸模式。

　　分布式激光充電的工作原理有點像傳統(tǒng)的激光器，但不是將激光腔的光學組件集成到一個設備中，而是將它們分成發(fā)射器和接收器。當發(fā)射器和接收器在視線范圍內(nèi)時，它們之間會在自由空間上形成一個激光腔，從而使系統(tǒng)能夠提供基于光的功率。如果障礙物切斷發(fā)射器- 接收器的視線，系統(tǒng)會自動切換到電源安全模式，從而在空中實現(xiàn)無危險的電力輸送。

　　在新系統(tǒng)中，研究人員使用了中心波長為1550nm 的摻鉺光纖放大器光電源。該波長不會對人眼或皮膚造成危險。他們使用的另一個關(guān)鍵組件是波分復用濾波器，它產(chǎn)生了一個窄帶光束，其光功率在自由空間傳播的安全限制范圍內(nèi)。

　　“在接收器單元中，我們加入了一個球面球透鏡后向反射器，以便于360 度發(fā)射器和接收器的對準，從而最大限度地提高功率傳輸效率，”Ha 說，“通過實驗觀察到，系統(tǒng)的整體性能取決于球透鏡的折射率，其中2.003 折射率是最有效的。”

　　在演示系統(tǒng)時，研究人員在發(fā)射器和接收器之間設置了30m 的間隔。發(fā)射器由摻鉺光纖放大器光源制成，接收器單元包括一個后向反射器、一個將光信號轉(zhuǎn)換為電能的光伏電池，以及一個在供電時發(fā)光的 LED。接收器的尺寸約為10mm×10mm，可輕松集成到設備和傳感器中。

　　實驗結(jié)果表明，單通道無線光功率傳輸系統(tǒng)可以提供400mW 的光功率，通道線寬為1nm，距離為30m。光伏將其轉(zhuǎn)換為 85mW 的電功率。研究人員還表明，當視線被人手打斷時，系統(tǒng)會自動切換到安全的電力傳輸模式。在這種模式下，發(fā)射器會發(fā)出極低強度的光，不會對人造成任何危險。

　　在工廠使用激光充電系統(tǒng)更換電源線，可以節(jié)省維護和更換成本。這種方法在惡劣環(huán)境下尤其有用，因為在惡劣環(huán)境中電氣連接可能會造成干擾或引發(fā)火災。當前，研究人員正努力使該系統(tǒng)更加實用，例如改進系統(tǒng)提高光伏電池效率，以更好地將光轉(zhuǎn)換為電能。另外，研究團隊還計劃開發(fā)一種使用該系統(tǒng)同時為多個接收器充電的方法。

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