新型激光功率转换器可以将电力传输到更远的远程目的地

从智能电网到物联网，现代世界越来越依赖电子设备之间的连接。得益于渥太华大学的研究人员，这些设备现在可以同时通过简单的光纤进行长距离连接和供电，即使在最恶劣的环境中也是如此。

光子功率转换器（将激光转化为电能的设备）的发展向前迈出了重要一步，可以将激光驱动的远程电源解决方案集成到现有的光纤基础设施中。反过来，这可以为在偏远地区和极端情况下改善连接和更可靠的通信铺平道路。

“在传统的光纤供电系统中，大部分激光都会丢失，”渥太华大学 SUNLAB 的 Karin Hinzer 教授解释说，该研究所与德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所合作进行了这项研究。“有了这些新设备，光纤可以更长。”

为了解决这个问题，SUNLAB 研究人员开发了一种仿真模型，用于在用于电信的红外波长下工作的多结光子功率转换器，该转换器在光纤中每公里的衰减损耗很低。“制造的设备在超过一公里的距离上显示出功率和数据传输的显着改进，而传统系统是不可行的，”发表在 Cell Reports Physical Science 上的论文的第一作者 Gavin Forcade 补充道。

集成功率和光纤传感器

术语“多结”是指这些器件是通过堆叠许多吸收光的半导体结构成的，这导致更多的总激光被转化为电能，从而能够达到更高的效率和电压。使用这个模型，该团队能够设计和制造一个光子功率转换器，在其最大功率点产生超过 2 伏的电压，效率超过 53%。

在电信波长上采用光子功率转换器可以带来更可靠的电信网络，通过提高系统性能来降低成本，并创建更快、更强大的网络，这可能使许多技术受益，例如：

• 智能电网监控技术

• 防雷风力涡轮机叶片监测传感器

• 飞机上的无火花燃油表

• 用于物联网 （IoT） 的分布式传感器

• 远程摄像机链接

• 水下传感器

• 自由空间中的激光功率，使未来的应用成为可能，例如同时为无人机、卫星和月球飞行器供电和通信。

“这可以提高智能电网的高压和监控传感器的功率，而不会有雷电故障的风险，它可以降低危险环境中的火花风险，并可能同时将电力和数据传输到现有光纤基础设施上的远程设备，”能源光子器件大学研究主席 Hinzer 补充道。