移动终端可以隔空充电吗？同济大学电子与信息工程学院2017级直博生、2022届上海市优秀毕业生熊明亮将“科幻”变成现实。
一切从零开始
2017年，熊明亮到同济大学电信学院计算机科学与技术专业攻读博士学位，导师刘庆文教授的自然基金项目“面向移动通信设备的分布式激光移动充电技术”即将启动。项目面向国家战略需求，旨在破解智慧城市、工业物联网、机器人等场景的“最后几米”电能无线传输问题，他欣然加入其中。“我希望能做理论性强、有突破的研究工作，这个项目很吸引我。”
有突破意味着有难度，对熊明亮来说难度还不小。这是一项涉及光学与电学的交叉研究。计算机系出身的他，既没有相关理论基础，也没有实验条件。他没有退缩，迎难而上，一切从零开始。
从自学MOOC网课，到精读大量光学专业书籍和论文，他补齐光学研究所需要的理论知识；从规划实验室空间，到采购仪器设备、光学元件、电子元件等，他搭建起一个五脏俱全的光学和电路实验室；从观看教学视频，到自己动手实验，他摸索出光学系统搭建的经验……
就这样，激光谐振腔搭建、光束处理、光电转换、稳压降压电路、最大功率点跟踪、散热和计算机仿真等技术难点，逐个被他攻克。
付出的汗水与成果总是成正比的。博士在读期间，他在IEEE TWC、IEEE TCOM、IEEE COMMAG、IEEE IOTJ等通信和物联网领域旗舰期刊及IEEE ICC 等国际会议上发表论文17篇，获授权发明专利9项，主要参与撰写的国家自然科学基金面上项目等2项申请书获得批准，担任IEEE TWC等多个期刊和会议审稿人，曾获博士生国家奖学金、华为奖学金、菲尼克斯电气奖学金、同济大学研究生“学术先锋”等多项奖励和荣誉。
红外隔空充电技术
长达5年的探索和坚持，有了阶段性成果。今年年初，他和团队研发的红外隔空充电技术，不仅可以在室内为智能手机、AR眼镜等移动终端远程供电，将来还可以在室外为摄像头、无人机等物联网设备移动供电，实现类似Wi-Fi的无线传能。
实验展示：发送机将红外光隔空传给移动中的接收机，接收机将接收到的光能转换成电能并转发给手机。为试验方便，接收机为外置装置，将来可将其小型化集成到手机里。
“隔空充电的难点在于，手机在移动，怎么把电能精准地无线传输到手机里，怎么保证传输几瓦功率还是安全的？”
猫眼看起来会发光，是因为能原路反射光线。根据猫眼构造制作的反射器叫猫眼回复反射器，它由一个镜子和一个凸透镜组合而成，镜子在凸透镜的焦平面位置。“学习的时候，我就想，如果镜子比焦平面远或者近，又会怎样呢？”
他用理论推导，发现改进后的猫眼反射器既可以回复反射光线，又有一个可控的聚焦效果。正是由于这个发现，他在后续实验中做出了可自由移动又衍射损耗极低的空间分离式激光谐振腔。
而这，就是远距离隔空充电的核心结构。它可以在充电装置和手机之间自动产生一条衍射损耗极低的共振光束，自动跟踪、对准手机，做到精准充电。重要的是，当身体接近光束时，光的共振就会自动中断，不会对身体产生伤害。
他不仅设计了这种激光腔，还成功研发出了一套完整的隔空充电装置。这套系统在国防、电网、机场、车站、工业物联网及消费等行业具有潜在价值。
此外，他还研究了用空间分离式激光谐振腔实现高速率无线通信的方法，可以让未来的无线连接像“光纤”一样。
“让电能和信息像空气一样随时随地可获取，既是国家工业现代化的重要需求，也是向往美好生活的我们每个人的期待。我愿意在这个方向上继续努力奋斗。”熊明亮说道。
编辑：吴百欣
资料：同济大学
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