جهانی را تصور کنید که وقتی به فروشگاهها میروید، تلفن هوشمند شما بهطور خودکار شارژ میشود. گروهی از محققان به تازگی توانستهاند سیستمی با استفاده از نور مادون قرمز یا فروسرخ بسازند که قادر است سطح بالایی از انرژی را به شکل شارژ بیسیم به دستگاهها منتقل کند.
محققان دانشگاه سجونگ کره جنوبی در تستهای آزمایشگاهی نشان دادهاند که انتقال ۴۰۰ میلیوات توان نوری از فاصله حداکثر ۳۰ متری ممکن است. این توان برای شارژ کردن حسگرها کافی است و با بهینهسازیهای بیشتر میتواند به سطح لازم برای شارژ کردن گوشیهای موبایل برسد.
تاکنون تکنیکهای زیادی برای انتقال شارژ بیسیم در فواصل طولانی آزمایش شده، اما انتقال انرژی به شکلی ایمن و با توان بالا همواره کار سختی بوده است. حالا محققان در این آزمایش به سراغ روشی موسوم به شارژ لیزری توزیعشده رفتهاند که اخیرا توجهات بیشتری را به سمت خود جلب کرده چون میتواند حجم بالایی از انرژی را با از دست رفتن کمتر نور منتقل کند.
«جینیونگ ها»، رهبر این تحقیقات میگوید: «در حالی که اکثر روشهای شارژ بیسیم نیازمند قرارگیری دستگاه در محل شارژر هستند، روش شارژ لیزری توزیعشده تا زمانی که فرستنده و گیرنده انرژی در میدان دید یکدیگر باشند، بدون نیاز به فرآیندهای ردیابی امکان تنظیم خودکار جایگاهها را فراهم میکند. این سیستم میتواند در صورت مشاهده یک شیء یا انسان بهطور خودکار به حالت کاهش انتقال انرژی برود.»
این سیستم جدید شارژ بیسیم چگونه کار میکند؟
سیستم شارژ لیزری توزیعشده تا حدی شبیه لیزرهای سنتی کار میکند، اما به جای این که قطعات اپتیکال درون یک دستگاه یکپارچه شده باشند، در اینجا قطعات روی یک فرستنده و گیرنده جدا هستند. زمانی که فرستنده و گیرنده یکدیگر را میبینند، ارتباطی بین آنها شکل میگیرد که اجازه انتقال انرژی را میدهد.
محققان در این سیستم از فیبر نوری تقویتکننده اربیوم استفاده کردهاند که طول موج مرکزی آن ۱۵۵۰ نانومتر است. این دامنه طول موج امنترین دامنه موجود است و هیچ خطری برای چشم یا پوست انسان ندارد. یکی از دیگر اجزای مهم این سیستم فیلتر چندگانهای برای طول موج است که پرتو باریک باندی با انرژی اپتیکال ایجاد میکند.
نتایج آزمایشهای محققان نشان داده که یک سیستم انتقال بیسیم توان اپتیکال با فقط یک کانال میتواند ۴۰۰ میلیوات توان اپتیکال را با پهنای خط ۱ نانومتر از فاصله ۳۰ متری منتقل کند. در طرف گیرنده، سلول فوتوولتائیک این انرژی را به ۸۵ میلیوات برق تبدیل میکند.
محققان حالا سعی دارند سیستم خود را برای استفادههای واقعی بهینهتر کنند و البته میخواهند امکان شارژ همزمان چند دستگاه را فراهم نمایند.
