无线电力传输系统带来自动充电潜力

　　韩国世宗大学开发的无线充电器克服了一些阻碍开发安全便捷的移动充电系统的挑战。新系统使用了红外光实现了安全地传输高功率。实验室测试表明，该系统可以在最远30m 的距离内传输400mW 的光功率。这种功率足以为传感器充电，并且随着进一步发展，它可以增加到为移动设备充电所需的水平。

　　研究团队负责人Jinyong Ha 表示，无线供电的能力可以消除手机或平板电脑随身携带电源线的需要，它还可以为各种传感器提供动力，例如物联网设备中的传感器和用于监控制造工厂过程的传感器。

　　此前，行业已经研究了几种用于远程无线电力传输的技术。然而在米级距离上安全地发送足够电力一直很困难。为了克服这一挑战，研究人员优化了一种称为分布式激光充电的方法，该方法可以提供安全的高功率照明和更少的光损失。如果有物体或人挡住视线，系统会自动切换到安全的低功率传输模式。

　　分布式激光充电的工作原理有点像传统的激光器，但不是将激光腔的光学组件集成到一个设备中，而是将它们分成发射器和接收器。当发射器和接收器在视线范围内时，它们之间会在自由空间上形成一个激光腔，从而使系统能够提供基于光的功率。如果障碍物切断发射器- 接收器的视线，系统会自动切换到电源安全模式，从而在空中实现无危险的电力输送。

　　在新系统中，研究人员使用了中心波长为1550nm 的掺铒光纤放大器光电源。该波长不会对人眼或皮肤造成危险。他们使用的另一个关键组件是波分复用滤波器，它产生了一个窄带光束，其光功率在自由空间传播的安全限制范围内。

　　“在接收器单元中，我们加入了一个球面球透镜后向反射器，以便于360 度发射器和接收器的对准，从而最大限度地提高功率传输效率，”Ha 说，“通过实验观察到，系统的整体性能取决于球透镜的折射率，其中2.003 折射率是最有效的。”

　　在演示系统时，研究人员在发射器和接收器之间设置了30m 的间隔。发射器由掺铒光纤放大器光源制成，接收器单元包括一个后向反射器、一个将光信号转换为电能的光伏电池，以及一个在供电时发光的 LED。接收器的尺寸约为10mm×10mm，可轻松集成到设备和传感器中。

　　实验结果表明，单通道无线光功率传输系统可以提供400mW 的光功率，通道线宽为1nm，距离为30m。光伏将其转换为 85mW 的电功率。研究人员还表明，当视线被人手打断时，系统会自动切换到安全的电力传输模式。在这种模式下，发射器会发出极低强度的光，不会对人造成任何危险。

　　在工厂使用激光充电系统更换电源线，可以节省维护和更换成本。这种方法在恶劣环境下尤其有用，因为在恶劣环境中电气连接可能会造成干扰或引发火灾。当前，研究人员正努力使该系统更加实用，例如改进系统提高光伏电池效率，以更好地将光转换为电能。另外，研究团队还计划开发一种使用该系统同时为多个接收器充电的方法。