Розроблено систему бездротової лазерної зарядки

Попит на бездротові системи передачі енергії зростає разом із зростаючими потребами в портативних електронних гаджетах, пристроях Інтернету речей, зарядних пристроях для електромобілів та мобільних телефонах. Крім того, поява мобільного зв’язку 5G, що споживає значну кількість енергії, породжує попит на методи бездротової передачі енергії на великі відстані, з низькою вартістю та малою затримкою.

Дослідники з Університету Седжонг у Південній Кореї розробили нову систему бездротової зарядки, яка використовує інфрачервоне світло для безпечної передачі найвищих рівнів потужності на відстань до 30 метрів. Цей тип оптичної бездротової системи передачі енергії на великі відстані може забезпечити передачу енергії як реального часу на стаціонарні і мобільні приймачі.

Було вивчено кілька методів бездротової передачі енергії на великі відстані. Однак важко було безпечно передавати достатньо енергії на метрові відстані. Щоб подолати цю проблему, дослідники оптимізували метод, який називається розподіленою лазерною зарядкою, який останнім часом привернув увагу для цієї програми, оскільки забезпечує безпечне потужне освітлення з меншими втратами світла.

Нова система бездротової лазерної зарядки складається з двох основних частин: передавача, який можна встановити в кімнаті, та приймача, який можна вбудувати в електронні пристрої. Коли передавач і приймач перебувають у межах прямої видимості, з-поміж них утворюється порожнина лазера у вільному просторі, що дозволяє системі подавати енергію з урахуванням світла. Якщо перешкода перетинає лінію прямої видимості передавача-приймача, система автоматично перемикається в енергозберігаючий режим, забезпечуючи безпечну подачу енергії в повітрі.

Передавач є оптичним джерелом живлення, в якому використовується волоконний підсилювач, легований ербієм, який створює пучок інфрачервоного світла з центральною довжиною хвилі 1550 нм. 

Блок приймача включає ретрорефлектор, фотогальванічний елемент, який перетворює оптичний сигнал на електричну енергію, і світлодіод, який спалахує при подачі живлення. Цей приймач розміром приблизно 10 на 10 міліметрів можна було легко інтегрувати у пристрої та датчики.

Лабораторні результати показали, що бездротова одноканальна система передачі оптичної енергії може забезпечити оптичну потужність 400 мВт на відстані до 30 метрів. Фотогальваніка перетворила це на електричну потужність 85 мВт. Цієї потужності достатньо для живлення невеликих датчиків, а при подальшому розвитку її можна буде збільшити до рівня, необхідного для заряджання мобільних пристроїв.

Дослідники також показали, що система автоматично перемикалася у безпечний режим передачі енергії, коли лінія видимості переривалася рукою людини. У цьому режимі передавач випромінював світло неймовірно низької інтенсивності, що не становить небезпеки для людей.