给手机、平板隔空无线充电,科学家助力破解其中奥秘

现有的无线能量传输技术主要有两种,都存在各自的短板。一种是近场无线能量传输,其技术主要有磁感应和磁共振。现在常见的电动牙刷、电动剃须刀、智能手机等电子设备通常采用磁感应技术进行充电。由于近场无线能量传输技术的有效充电距离很短,因此在使用时需要将电子设备紧贴在无线充电底座上,而无线充电的底座仍需要通过线缆连接到插座上。

另一种是远场无线能量传输,技术主要有射频、超声波、激光等。但是由于辐射安全限制,现有的远场无线能量传输技术能安全传输的功率较低,或者只能在无安全要求的条件下使用。因此,现有的无线传能技术均无法同时实现安全、远距离、高功率的无线能量传输。

在该项研究中,研究人员提出利用全固态激光的腔内光作为无线能量传输媒介的谐振光束充电技术,可以安全的传输数瓦的无线功率到数米的距离。据相关研究人员介绍,谐振光束充电技术具有本征安全性。一方面,传输通道内一旦有异物遮挡可以自动切断能量的传输;另一方面,传输通道外的生物不会受到电磁波的辐射。除此之外,谐振光束充电系统还可实现自动对准和同时多路输出。

研究人员提出了谐振光束充电能量传输通道的解析模型和分析了谐振光束充电系统的连续、稳定运转条件以及工作距离内的能量传输效率;建立了谐振光束系统的测试平台,在输出光功率为10.18W的条件下,实现了2W的电功率传输到最远2.6m的距离;在实验和理论上对谐振光束充电系统的传输距离、传输效率、输出电功率等性能进行了评估。