Araştırmacılar 30 Metre Hava Üzerinden Kablosuz Olarak Güç Aktardı

Yeni geliştirilen teknoloji sayesinde bir gün telefonlarımızı ve tabletlerimizi kablosuz olarak havadan şarj edebiliriz.

Araştırmacılar, 30 metreye kadar olan mesafelerde 400 mW ışık gücünü iletmek için kızılötesi lazer ışığı kullandılar. Bu, küçük sensörleri şarj etmek için yeterli olsa da zamanla akıllı telefonlar gibi daha büyük cihazları şarj etmek için de geliştirilebilir.

Bunun için teknik terim, dağıtılmış lazer şarjıdır ve burada geliştirilen özel tür, daha güvenli olmayı ve benzer türden kablosuz güç aktarım teknolojileriyle önceki deneylerden daha ileri gitmeyi başarıyor.

Güney Kore'deki Sejong Üniversitesi'nden elektrik mühendisi Jinyong Ha, "Diğer yaklaşımların çoğu, alıcı cihazın özel bir şarj istasyonunda olmasını veya sabit olmasını gerektirirken, dağıtılmış lazer şarjı, verici ve alıcı birbirinin görüş hattında olduğu sürece, izleme süreçleri olmadan kendi kendine hizalamayı sağlar" diyor.

Fotoğraf: Deneysel kurulum. (Jinyong Ha, Sejong Üniversitesi)

Normalde, bir lazer boşluğunu oluşturan ışık sıçratan bileşenler aynı cihazda bir arada olacaktır. Burada bir verici ve bir alıcıya ayrılırlar, yani verici ve alıcı birbirinin görüş alanında olduğu sürece aradaki boşlukta lazer boşluğu oluşur.

Deney düzeneğinde, alıcıdan 30 metre uzağa, ışık sinyalini elektrik enerjisine dönüştürmek için bir fotovoltaik hücre ile donatılmış, erbium adı verilen gümüşi beyaz bir metal ile özel olarak işlenmiş bir amplifikatör vericisi kuruldu.

Yalnızca 10 milimetreye 10 milimetre boyutlarındaki bu alıcı, sensörler gibi kompakt aygıtlara sığacak kadar küçüktür. Örneğin, hareket veya sıcaklık sensörleri gibi daha küçük akıllı ev cihazları bu şekilde kablosuz olarak şarj edilebilir.

Bir gün, kablo veya fiş gerekmeden telefonunuzu kullanırken aynı anda şarj edebilirsiniz. Ancak bu gerçekleşmeden önce, ekibin sistemin aktarabileceği enerji seviyesini yükseltmesi gerekecek.

Bu sürecin bir kısmı, alıcıdaki fotovoltaik hücrenin yükseltilmesini içerebilir, böylece daha fazla lazer ışığını elektriğe dönüştürebilir. Bir başka potansiyel iyileştirme, kurulumun aynı anda birden fazla alıcıyla çalışmasını sağlamak olabilir.

1550 nanometrelik merkezi dalga boyuna sahip lazer, kızılötesi spektrumun en güvenli kısmındadır ve insan derisine veya gözlerine zarar veremez. Bilim insanları, mümkün olduğunca fazla enerjinin transfer edildiğinden emin olmak için sistemin verimliliğini artırmak amacıyla bir dizi iyileştirme yaptılar.

Ha, "Alıcı ünitede, 360 derecelik verici-alıcı hizalamasını kolaylaştırmak için küresel bir bilyeli lens retroreflektörü dâhil ettik, bu da güç aktarım verimliliğini en üst düzeye çıkardı" diyor.

"Deneysel olarak sistemin genel performansının bilyeli merceğin kırılma indisine bağlı olduğunu ve en etkilisinin 2.003 kırılma indisi olduğunu gözlemledik."

Teknoloji için henüz ilk günler, ancak kablosuz enerji aktarımının faydalı olabileceği yalnızca kişisel elektronik cihazlarla değil, aynı zamanda kablolamanın bir araya getirilmesinin veya bakımının zor olduğu endüstriyel ortamlarda da büyük bir fark yaratabilir.

Ha, "Fabrikalarda güç kablolarını değiştirmek için lazer şarj sistemini kullanmak, bakım ve değiştirme maliyetlerinden tasarruf sağlayabilir" diyor.

"Bu, elektrik bağlantılarının parazite neden olabileceği veya yangın tehlikesi oluşturabileceği zorlu ortamlarda özellikle yararlı olabilir."

Araştırma, Optics Express'te yayınlandı.