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无线充电距离太短?可以试试用激光为手机充电
梅西 2018-02-25
导语

“你可以制造一个集成了接收器的手机套,然后用相应的激光设备对其充电。”

网易科技讯 2月25日消息,据国外媒体报道,每天晚上都要用充电线给手机充电或许会让你感到疲惫。像三星的近场无线充电设备虽然很酷,但是作用距离太短。你需要把手机放在充电板上,这其实和插上充电线没有什么区别。虽然理论上说手机可以通过周围的Wi-Fi进行充电,但效果微乎其微。

现在,华盛顿大学的一个电气工程师团队提出可以用激光来解决手机充电问题。“你可以制造一个集成了接收器的手机套,然后用相应的激光设备对其充电,”该团队相关研究论文的主要作者Vikram Iyer表示,(他同时也在研究如何让手机不再需要电池。)“显然,你会想激光设备能更小,更好,更漂亮,但应该是独立的,就像一个Wi -Fi路由器一样。”

换句话说,用户将手机放在房间的任何地方,激光会发现手机,并将光线投射到诸如光电池等能量接收装置上,它类似于太阳能电池板,但接收的光线是近红外线。

事实上在其他领域,很多人也在考虑用激光传输能量,比如说利用激光为卫星或者无人机进行供电,或者说将太空中收集的太阳能传回给地面。当然,目前还没有家用的范例。

但是有一个问题是,你刚刚在房间的角落安装好激光发生器,它却照到你的身上怎么办?

但是华盛顿大学的研究团队已经考虑到用户安全问题。事实上,这很酷。

他们希望能够发射大约1瓦功率的激光,而接收器仅仅是小指的大小,这足以有效地为设备充电。单位功率在4.3瓦/平方厘米的近红外激光器在工作中不可见,但却能在不到10微秒的时间内损害人眼。

所以问题是,在你被光线照到之前,你如何检测到光束传播路径上出现的人并将激光发生器关闭?

解决方案是更多的激光,但功率更低,远不足以灼伤眼睛或灼伤皮肤。研究人员在接收器周围安装了反光板,这是带有镜面内表面的三面立方角。与普通的平面镜不同,它会以相同的角度将光线反射回去,也就是说安装在接收端的后向反射器可以将光线发回到它所来的路径上,“这和自行车和道路标志上所用的那种反射器是同样原理,”Iyer表示。这些反射的光线会在主激光束周围形成一道无害的光管,如同一个力场一样围绕着它。一旦有物体的阻隔打破了外部屏障,发射器会切断电源。

信号以光的速度传播,所以很难想象你够通过外部光束触碰到主激光束的速度要比光还快。研究团队实验了人类可以移动的最快速度——他们采用的是球场上职业棒球投手的速度。“你的手臂可以达到的峰值速度是每秒44米,” Iyer说。

他们计算出主反射光束离主激光束有多远,以至于如果像眼球这样的东西阻断反射光后就立即关闭激光发生器。这大约是四英寸。

解决了安全性问题之后,唯一剩下的问题就是如何瞄准接收器。

答案很简单。手机会不间断发送人耳所听不见的声音。激光发射器上的麦克风会采集声音并使用传播时间来计算手机的粗略位置,然后扫描低功率光线反射器直至其接收到反射光线。当信号返回时,假设中间没有出现阻隔物体,近红外激光器就会作用并开始充电。

当然这种设备离上市还有很长时间。“这一切都始于学术工作。我们会将其申请专利并探索开发产品或是授权许可,” Iyer表示,“我们之所以专注于手机充电的原因是,这是一个非常普遍的应用,但目前却没有一个好的无线充电解决方案。”

文章链接:

Vikram Iyer, et al, "Charging a Smartphone Across a Room Using Lasers," Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous TechnologiesVolume 1 Issue 4, December 2017, Article No. 143 

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作者 梅西

本科生

北京工业大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科


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