把能量發(fā)射器裝在吸頂燈上，整個(gè)房間隨處可以給手機(jī)、平板、手提、投影儀等設(shè)備隔空充電？最近，上海科學(xué)家將這種近乎科幻的能量傳輸方式的雛形，帶到了現(xiàn)實(shí)中。未來，隨著技術(shù)不斷發(fā)展成熟，除了有望應(yīng)用于室內(nèi)環(huán)境中的電子設(shè)備之外，該技術(shù)還可能在室外環(huán)境中，用于為行駛中的無人機(jī)、汽車等設(shè)備無線充電，甚至還可以用于為惡劣環(huán)境中的電子設(shè)備供電。
4月9日消息，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所強(qiáng)場激光物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院研究人員合作，開展了基于全固態(tài)激光器的諧振光束無線充電技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)了2瓦電功率、2.6米的無線能量傳輸，并研究了能量傳輸范圍內(nèi)的能量傳輸效率。
物聯(lián)網(wǎng)、航空航天、消費(fèi)電子等技術(shù)的蓬勃發(fā)展對電子設(shè)備的高性能、可移動(dòng)、易便攜等性能提出了越來越高的要求，從而使電子設(shè)備的電池容量和供電之間的矛盾也越來越顯著。在使用中，需要隨身攜帶充電線和尋找充電插座為電子設(shè)備的使用帶來了很多的不便。因此，為電子設(shè)備提供隨時(shí)隨地?zé)o線能量傳輸?shù)募夹g(shù)受到了研究者的廣泛關(guān)注。
現(xiàn)有的無線能量傳輸技術(shù)主要有兩種，都存在各自的短板：
一種是近場無線能量傳輸，其技術(shù)主要有磁感應(yīng)和磁共振。現(xiàn)在常見的電動(dòng)牙刷、電動(dòng)剃須刀、智能手機(jī)等電子設(shè)備通常采用磁感應(yīng)技術(shù)進(jìn)行充電。由于近場無線能量傳輸技術(shù)的有效充電距離很短，因此在使用時(shí)需要將電子設(shè)備緊貼在無線充電底座上，而無線充電的底座仍需要通過線纜連接到插座上。
另一種是遠(yuǎn)場無線能量傳輸，技術(shù)主要有射頻、超聲波、激光等。但是由于輻射安全限制，現(xiàn)有的遠(yuǎn)場無線能量傳輸技術(shù)能安全傳輸?shù)墓β瘦^低，或者只能在無安全要求的條件下使用。因此，現(xiàn)有的無線傳能技術(shù)均無法同時(shí)實(shí)現(xiàn)安全、遠(yuǎn)距離、高功率的無線能量傳輸。
在該項(xiàng)研究中，研究人員提出利用全固態(tài)激光的腔內(nèi)光作為無線能量傳輸媒介的諧振光束充電技術(shù)，可以安全的傳輸數(shù)瓦的無線功率到數(shù)米的距離。
據(jù)相關(guān)研究人員介紹，諧振光束充電技術(shù)具有本征安全性。一方面，傳輸通道內(nèi)一旦有異物遮擋可以自動(dòng)切斷能量的傳輸；另一方面，傳輸通道外的生物不會(huì)受到電磁波的輻射。
除此之外，諧振光束充電系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對準(zhǔn)和同時(shí)多路輸出。
研究人員提出了諧振光束充電能量傳輸通道的解析模型和分析了諧振光束充電系統(tǒng)的連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)條件以及工作距離內(nèi)的能量傳輸效率；建立了諧振光束系統(tǒng)的測試平臺(tái)，在輸出光功率為10.18W的條件下，實(shí)現(xiàn)了2W的電功率傳輸?shù)阶钸h(yuǎn)2.6m的距離；在實(shí)驗(yàn)和理論上對諧振光束充電系統(tǒng)的傳輸距離、傳輸效率、輸出電功率等性能進(jìn)行了評估。
以手機(jī)充電為例，利用諧振光束充電技術(shù)，可以將發(fā)射機(jī)布置在距離接收機(jī)數(shù)米的位置處（例如室內(nèi)的頂燈位置），同時(shí)可以將接收器集成到手機(jī)殼中，此時(shí)只要將手機(jī)放置于發(fā)射機(jī)的有效覆蓋范圍內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)能量傳輸，不再需要將手機(jī)放置在特定的充電器上，也不需要連接線纜。
通過進(jìn)一步提升接收機(jī)的可移動(dòng)性，該技術(shù)有望應(yīng)用于室內(nèi)環(huán)境中的電子設(shè)備，例如手機(jī)，筆記本電腦，投影儀等設(shè)備的無線充電。以及室外環(huán)境中可以用于為行駛中的無人機(jī)，汽車等設(shè)備無線充電。還可以用于為惡劣環(huán)境中的電子設(shè)備供電。
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電量供給成為制約物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的障礙之一。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電池容量和供電之間的矛盾也愈加顯著。因此，為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供隨時(shí)隨地?zé)o線能量傳輸?shù)募夹g(shù)受到了研究者的廣泛關(guān)注。現(xiàn)有的無線能量傳輸技術(shù)主要有兩種：近場無線能量傳輸與遠(yuǎn)場無線能量傳輸。近場無線能量傳輸技術(shù)主要有磁感應(yīng)和磁共振。遠(yuǎn)場無線能量傳輸技術(shù)主要有射頻、超聲波、激光等。但是由于技術(shù)限制，現(xiàn)有的無線傳能技術(shù)均無法同時(shí)實(shí)現(xiàn)安全、遠(yuǎn)距離、高功率的無線能量傳輸。
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