日本科研机构依靠激光实现“光无线充电”技术

据媒体报道，东京工业大学等机构正在大力研发依靠激光实现的“光无线充电”技术。用激光照射物体，就可以将光能转化为电能。这样一来，不仅可以省去手机、家电配置充电线的麻烦，还可让电动汽车(EV)不必停下来就能充电。这种远离充电线的生活或许能在2050年实现。

激光充电的原理十分简单：利用电能发射激光，受到激光照射的物体再通过发电板将光能转化为电能。东京工业大学副教授宫本智之表示，激光充电如果能解决效率和安全问题，就能尽早投入实际使用。

宫本的团队已经可以利用激光输送10瓦左右的电流。他们还能以此操纵无线电控制系统，在地面用激光使无人机处于滞空状态。此外，他们的技术可以不受水的阻碍，因此也能给水下无人机充电。

目前较为普遍的无线充电技术大多采用电磁感应原理，利用线圈通电后产生的磁场输送电能。手机无线充电就是实际案例。虽然这种方式的充电效率高达90%左右，但手机与充电器的距离必须保持在几厘米以内。

在距离较远的情况下，比较被看好的是微波无线充电。这种技术需要用到特定波长的电磁波。但是，在远距离充电时，输电效率会随着距离增加而显著下降，很难进行大功率输电。此外，电磁波也会导致接收方的机器产生噪声，容易造成故障。

而激光在进行远距离输电时，其能量转换率可维持在50%左右。激光作为可实现远距离大功率无线充电的技术手段被广泛看好。

不过，这种充电方式并非完美无缺，安全问题就很棘手。由于激光功率很高，一旦照到人体就十分危险，必须确保在无人环境下使用，或是对相关场所的人员出入严加管理。

宫本表示，可以首先在无人仓库传感器和自动搬运车(AGV)上试用激光充电技术。无人仓库传感器被设置在仓库各个角落，有的也能在仓库内自由移动，可以从仓库顶部发射激光持续为其充电。预计这项技术将在2030年前后投入实用。

研究人员还试图在有人的情况下给家电和手机充电。他们通过摄像头等部件确定人的位置，一旦有人靠近就停止发射激光，从而确保安全。拥有此种技术，就能用激光对电动汽车持续进行大功率充电，使其保持行驶。

在海外，该领域的初创公司相继成立。

美国PowerLight Technologies公司与瑞典爱立信公司合作开展了5G基站激光无线供电的实证实验。以色列Wi-Charge公司正在开发针对物联网设备的无线充电技术。

宫本介绍说，相比之下，日本几乎没有取得实际进展，但对该领域感兴趣的企业越来越多。宫本等人正在通过相关研讨会努力推动信息共享。

此前，激光除了被用于光纤等信息通信领域，还被用于制作CD、DVD等存储器。人们还利用激光聚焦生热的特点加工金属，其对于工业而言不可或缺。

激光在人脸识别和自动驾驶领域也逐渐崭露头角。手机的人脸识别功能利用红外线激光照射面部获取立体特征，以此判断使用者是否为机主本人。

汽车则可以在自动驾驶模式下用激光照射周边环境，从而判定障碍物的形状和位置。

激光的适用场景还将继续增加。有人利用其能量高的特点，尝试将其用于核聚变发电。将高功率激光聚焦于一点，通过在高密度条件下压缩和加热促进发生核聚变反应。各国初创企业都在积极从事相关研发活动。

在农业领域，可以利用激光监测植物生长情况和土壤状况，也可用其除草除虫，从而减少农药使用量，实现无人植物工厂。

未来激光还将在多个领域大显神通。

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