移動終端可以隔空充電嗎？同濟大學電子與信息工程學院2017級直博生、2022屆上海市優秀畢業生熊明亮將「科幻」變成現實。
一切從零開始
2017年，熊明亮到同濟大學電信學院計算機科學與技術專業攻讀博士學位，導師劉慶文教授的自然基金項目「面向移動通信設備的分散式激光移動充電技術」即將啟動。項目面向國家戰略需求，旨在破解智慧城市、工業物聯網、機器人等場景的「最後幾米」電能無線傳輸問題，他欣然加入其中。「我希望能做理論性強、有突破的研究工作，這個項目很吸引我。」
有突破意味著有難度，對熊明亮來說難度還不小。這是一項涉及光學與電學的交叉研究。計算機系出身的他，既沒有相關理論基礎，也沒有實驗條件。他沒有退縮，迎難而上，一切從零開始。
從自學MOOC網課，到精讀大量光學專業書籍和論文，他補齊光學研究所需要的理論知識；從規劃實驗室空間，到採購儀器設備、光學元件、電子元件等，他搭建起一個五臟俱全的光學和電路實驗室；從觀看教學視頻，到自己動手實驗，他摸索出光學系統搭建的經驗……
就這樣，激光諧振腔搭建、光束處理、光電轉換、穩壓降壓電路、最大功率點跟蹤、散熱和計算機模擬等技術難點，逐個被他攻克。
付出的汗水與成果總是成正比的。博士在讀期間，他在IEEE TWC、IEEE TCOM、IEEE COMMAG、IEEE IOTJ等通信和物聯網領域旗艦期刊及IEEE ICC 等國際會議上發表論文17篇，獲授權發明專利9項，主要參與撰寫的國家自然科學基金面上項目等2項申請書獲得批准，擔任IEEE TWC等多個期刊和會議審稿人，曾獲博士生國家獎學金、華為獎學金、菲尼克斯電氣獎學金、同濟大學研究生「學術先鋒」等多項獎勵和榮譽。
紅外隔空充電技術
長達5年的探索和堅持，有了階段性成果。今年年初，他和團隊研發的紅外隔空充電技術，不僅可以在室內為智能手機、AR眼鏡等移動終端遠程供電，將來還可以在室外為攝像頭、無人機等物聯網設備移動供電，實現類似Wi-Fi的無線傳能。
實驗展示：發送機將紅外光隔空傳給移動中的接收機，接收機將接收到的光能轉換成電能並轉發給手機。為試驗方便，接收機為外置裝置，將來可將其小型化集成到手機里。
「隔空充電的難點在於，手機在移動，怎麼把電能精準地無線傳輸到手機里，怎麼保證傳輸幾瓦功率還是安全的？」
貓眼看起來會發光，是因為能原路反射光線。根據貓眼構造製作的反射器叫貓眼回復反射器，它由一個鏡子和一個凸透鏡組合而成，鏡子在凸透鏡的焦平面位置。「學習的時候，我就想，如果鏡子比焦平面遠或者近，又會怎樣呢？」
他用理論推導，發現改進後的貓眼反射器既可以回復反射光線，又有一個可控的聚焦效果。正是由於這個發現，他在後續實驗中做出了可自由移動又衍射損耗極低的空間分離式激光諧振腔。
而這，就是遠距離隔空充電的核心結構。它可以在充電裝置和手機之間自動產生一條衍射損耗極低的共振光束，自動跟蹤、對準手機，做到精準充電。重要的是，當身體接近光束時，光的共振就會自動中斷，不會對身體產生傷害。
他不僅設計了這種激光腔，還成功研發出了一套完整的隔空充電裝置。這套系統在國防、電網、機場、車站、工業物聯網及消費等行業具有潛在價值。
此外，他還研究了用空間分離式激光諧振腔實現高速率無線通信的方法，可以讓未來的無線連接像「光纖」一樣。
「讓電能和信息像空氣一樣隨時隨地可獲取，既是國家工業現代化的重要需求，也是嚮往美好生活的我們每個人的期待。我願意在這個方向上繼續努力奮鬥。」熊明亮說道。
編輯：吳百欣
資料：同濟大學
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