美国海军研究人员报告通过千瓦激光进行能量传输

2019年初的激光功率传输现场演示为远程无人机提供了参考。据信，这是在马里兰州贝塞斯达海军水面作战中心的戴维•泰勒（David Taylor）模型盆地成功进行的基于激光的远程自由空间功率发射系统首次现场演示。该实验由一群实际上无法感知多千瓦红外光束的参与者见证，包括两个高4m（13ft）的塔，一个2kW激光发射器，一个专门设计的光伏电池接收器。在演示中，激光器在发射器和接收器之间以325m的距离发射了400W激光。尽管激光束通常用肉眼是不可见的，但是它的路径是由经过特殊调整的相机捕获的。在测试装置的一端，接收器将激光能量转换为直流电，然后又转换为交流电以运行照明灯、几台笔记本电脑和一台由海军研究实验室（NRL）组织者用来为客人提供咖啡的咖啡机，为客人提供的咖啡被称为“激光拿铁”。

光束：美国NRL电子工程师Paul Jaffe和400W光束

“无聊”

NRL开玩笑地评论道：“正如不止一位观察家所指出的那样，这并不令人兴奋。但是，当您用激光束传输数百瓦的功率时，兴奋并不是您想要的目的。您希望它安静、无聊，最重要的是安全，事实上确实如此。”激光功率传输（PTROL）项目的硬件提供商PowerLight Technologies的首席技术官Tom Nugent表示：“功率光束这个概念已经存在了数十年，并且已经有实验室进行了演示，但这确实是一项新技术，并且正在推广。”该演示于2019年初进行，是PTROL项目第二阶段的高潮， PowerLight和NRL的电子工程师Paul Jaffe进行了两年的制作。在NRL，杰夫（Jaffe）从事太空太阳能研究超过十年，致力于将太阳能从太空传输到地球。他和其他从事该问题工作的人面临的最大挑战之一是发射机和接收机所需的巨大尺寸。

安全区：2kW光源旁的PTROL激光演示的参与者。

更高的转换效率

他解释说：“无线电波具有相当长的波长，为了有效地控制它们，您需要一个非常大的天线。” “但是随着波长越来越短，就像我们现在正在使用的红外光一样，发射器和接收器可能变得非常小。”贾菲说，接收器的光伏技术类似于典型的太阳能电池板，尽管它们被设计成对激光的特定波长而不是对宽光谱的日光敏感。与常规太阳能光伏相比，它们以更高的效率转换该波长。贾菲称赞功率发射系统是“一项非凡的新功能”，并补充说，“它可以为国防部和私营部门带来各种惊人的可能性。“想象一下使用它来向偏远、难以到达或缺乏基础设施的位置供电。该技术的另一个潜在应用是无人机（UAV），无人机的飞行时间目前受到其机载电池寿命的限制。 PTROL项目的第三阶段将涉及使用功率束将功率发送给飞行中的无人机。”“如果我们有办法使无人机和无人机无限期飞行，那将产生深远的影响。借助功率发射，我们有能力做到这一点。”他说。

参加演示的还有美国中央司令部负责转型和概念发展的埃里克•福尔斯塔德（Eric Follstad）。他将拟议的无人机功率发射能力与载人飞机的空中加油进行了比较。“我认为这只是对该概念的逻辑扩展，”福斯塔德说。 “现在，我们可以对我们一直在飞行的某些电动平台进行地对空充电。”同样根据贾菲（Jaffe）的说法，无论是前线作战基地、发展中国家还是难民营，只要有需要，就可以通过功率光束传输将空间中的太阳能收集卫星的功率传输到地面。NRL演示的电源来自建筑物的电源插座。

“集成安全”

但是，根据Jaffe和Nugent的说法，该演示中最值得注意的方面是该技术的集成安全系统。测试设备中的任何人都不需要佩戴激光安全护目镜或任何其他类型的安全装备，包括操作系统的人员。为了说明这一点，规定仅需0.5W的典型激光就需要保护眼镜。 将来，PowerLight打算增加激光束的发射功率，增加系统可以发射的距离以及提高系统的整体效率。Nugent表示，他希望操作过程像打开电灯开关或插入延长线一样简单。