Robert Klatt
Ein Infrarotlaser kann Smartphones kabellos über eine Distanz von 30 Metern laden. Die Wellenlänge des Systems von 1.550 Nanometern ist für den Menschen ungefährlich, selbst wenn der Laser ein Auge trifft.
Seoul (Südkorea). Induktive Ladesysteme für Smartphones, Smartwatches und andere Geräte ermöglichen seit mehreren Jahren das Laden ohne Ladekabel. Bisher muss das Smartphone dazu aber auf oder zumindest in der unmittelbaren Nähe der Ladestation positioniert werden. Wissenschaftler der Sejong University haben laut einer Publikation im Fachmagazin Optics Express nun einen Infrarotlaser entwickelt, der Strom über deutlich längere Distanzen übertragen kann.
Geräte, die über ein entsprechendes Empfangsmodul verfügen, können somit über mehrere Meter kabellos geladen werden. Dazu muss lediglich ein direkter Sichtkontakt zwischen dem Empfangsgerät und dem Infrarotlaserstrahl bestehen. Wird der Sichtkontakt zwischen dem Sender und Empfänger unterbrochen, schaltet das System automatisch in einen sicheren Energieübertragungsmodus.
In Experimente konnte die neue Technik Strom kabellos über eine Entfernung von 30 Metern übertragen. Laut Jinyong Ha soll das System in Zukunft unterschiedliche Geräte mit Energie versorgen.
„Die Möglichkeit, Geräte drahtlos mit Strom zu versorgen, könnte das Herumtragen von Stromkabeln für unsere Telefone oder Tablets überflüssig machen. Es könnte auch verschiedene Sensoren mit Strom versorgen, wie zum Beispiel die Internet of Things (IoT)-Geräte und Sensoren, die zur Überwachung von Prozessen in Fertigungsanlagen verwendet werden.“
Um den Infrarotstrahl auszusenden, nutzen die Forscher einen Erbium-dotierten Faserverstärker. Die zentrale Wellenlänge des Systems liegt bei 1.550 Nanometern. Laut den Entwicklern ist dieser Bereich keine Gesundheitsgefahr für den Menschen, selbst dann, wenn der Laser direkt in ein Auge leuchtet.
Den Empfang des Infrarotlichts übernimmt ein Retroreflektor mit einer integrierten Photovoltaikzelle, die das Licht wieder in Strom umwandelt. Es konnte im Experiment so eine Leistung von 400 Milliwatt über eine Entfernung von 30 Metern kabellos übertragen werden. Am zu ladenden Endgerät kam dabei 85 Milliwatt an. Diese Leistung ist ausreichend für einfache Sensoren, kann Smartphones aber nur langsam laden.
Die Wissenschaftler arbeiten deshalb an unterschiedlichen Verbesserungen, die die Leistung erhöhen sollen, darunter eine Photovoltaikzelle mit einem höheren Wirkungsgrad. Zudem soll das System so angepasst werden, dass es parallel mehrere Empfangsgeräte mit Strom versorgen kann. Wenn dies gelingt, könnte in Zukunft ein Sender alle Smartphones in einem Raum mit Energie versorgen.
Laut Ha ist zudem eine Anwendung des Laserladesystems in der Industrie denkbar, um Sensoren kabellos mit Strom zu versorgen.
„Die Verwendung des Laserladesystems zum Ersetzen von Netzkabeln in Fabriken könnte Wartungs- und Austauschkosten einsparen. Dies könnte besonders in rauen Umgebungen nützlich sein, in denen elektrische Verbindungen Störungen verursachen oder eine Brandgefahr darstellen können.“
Optics Express, doi: 10.1364/OE.468766
