新型激光功率轉(zhuǎn)換器可以將電力傳輸?shù)礁h(yuǎn)的遠(yuǎn)程目的地

從智能電網(wǎng)到物聯(lián)網(wǎng)，現(xiàn)代世界越來(lái)越依賴電子設(shè)備之間的連接。得益于渥太華大學(xué)的研究人員，這些設(shè)備現(xiàn)在可以同時(shí)通過(guò)簡(jiǎn)單的光纖進(jìn)行長(zhǎng)距離連接和供電，即使在最惡劣的環(huán)境中也是如此。

光子功率轉(zhuǎn)換器（將激光轉(zhuǎn)化為電能的設(shè)備）的發(fā)展向前邁出了重要一步，可以將激光驅(qū)動(dòng)的遠(yuǎn)程電源解決方案集成到現(xiàn)有的光纖基礎(chǔ)設(shè)施中。反過(guò)來(lái)，這可以為在偏遠(yuǎn)地區(qū)和極端情況下改善連接和更可靠的通信鋪平道路。

“在傳統(tǒng)的光纖供電系統(tǒng)中，大部分激光都會(huì)丟失，”渥太華大學(xué) SUNLAB 的 Karin Hinzer 教授解釋說(shuō)，該研究所與德國(guó)弗勞恩霍夫太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所合作進(jìn)行了這項(xiàng)研究?！坝辛诉@些新設(shè)備，光纖可以更長(zhǎng)。”

為了解決這個(gè)問(wèn)題，SUNLAB 研究人員開(kāi)發(fā)了一種仿真模型，用于在用于電信的紅外波長(zhǎng)下工作的多結(jié)光子功率轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器在光纖中每公里的衰減損耗很低?！爸圃斓脑O(shè)備在超過(guò)一公里的距離上顯示出功率和數(shù)據(jù)傳輸?shù)娘@著改進(jìn)，而傳統(tǒng)系統(tǒng)是不可行的，”發(fā)表在 Cell Reports Physical Science 上的論文的第一作者 Gavin Forcade 補(bǔ)充道。

集成功率和光纖傳感器

術(shù)語(yǔ)“多結(jié)”是指這些器件是通過(guò)堆疊許多吸收光的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)成的，這導(dǎo)致更多的總激光被轉(zhuǎn)化為電能，從而能夠達(dá)到更高的效率和電壓。使用這個(gè)模型，該團(tuán)隊(duì)能夠設(shè)計(jì)和制造一個(gè)光子功率轉(zhuǎn)換器，在其最大功率點(diǎn)產(chǎn)生超過(guò) 2 伏的電壓，效率超過(guò) 53%。

在電信波長(zhǎng)上采用光子功率轉(zhuǎn)換器可以帶來(lái)更可靠的電信網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)提高系統(tǒng)性能來(lái)降低成本，并創(chuàng)建更快、更強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)，這可能使許多技術(shù)受益，例如：

• 智能電網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)

• 防雷風(fēng)力渦輪機(jī)葉片監(jiān)測(cè)傳感器

• 飛機(jī)上的無(wú)火花燃油表

• 用于物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 的分布式傳感器

• 遠(yuǎn)程攝像機(jī)鏈接

• 水下傳感器

• 自由空間中的激光功率，使未來(lái)的應(yīng)用成為可能，例如同時(shí)為無(wú)人機(jī)、衛(wèi)星和月球飛行器供電和通信。

“這可以提高智能電網(wǎng)的高壓和監(jiān)控傳感器的功率，而不會(huì)有雷電故障的風(fēng)險(xiǎn)，它可以降低危險(xiǎn)環(huán)境中的火花風(fēng)險(xiǎn)，并可能同時(shí)將電力和數(shù)據(jù)傳輸?shù)浆F(xiàn)有光纖基礎(chǔ)設(shè)施上的遠(yuǎn)程設(shè)備，”能源光子器件大學(xué)研究主席 Hinzer 補(bǔ)充道。