從智能電網到物聯網，現代世界越來越依賴電子設備之間的連接。得益于渥太華大學的研究人員，這些設備現在可以同時通過簡單的光纖進行長距離連接和供電，即使在最惡劣的環(huán)境中也是如此。

光子功率轉換器（將激光轉化為電能的設備）的發(fā)展向前邁出了重要一步，可以將激光驅動的遠程電源解決方案集成到現有的光纖基礎設施中。反過來，這可以為在偏遠地區(qū)和極端情況下改善連接和更可靠的通信鋪平道路。

“在傳統的光纖供電系統中，大部分激光都會丟失，”渥太華大學 SUNLAB 的 Karin Hinzer 教授解釋說，該研究所與德國弗勞恩霍夫太陽能系統研究所合作進行了這項研究?！坝辛诉@些新設備，光纖可以更長。”

為了解決這個問題，SUNLAB 研究人員開發(fā)了一種仿真模型，用于在用于電信的紅外波長下工作的多結光子功率轉換器，該轉換器在光纖中每公里的衰減損耗很低。“制造的設備在超過一公里的距離上顯示出功率和數據傳輸的顯著改進，而傳統系統是不可行的，”發(fā)表在 Cell Reports Physical Science 上的論文的第一作者 Gavin Forcade 補充道。

集成功率和光纖傳感器

術語“多結”是指這些器件是通過堆疊許多吸收光的半導體結構成的，這導致更多的總激光被轉化為電能，從而能夠達到更高的效率和電壓。使用這個模型，該團隊能夠設計和制造一個光子功率轉換器，在其最大功率點產生超過 2 伏的電壓，效率超過 53%。

在電信波長上采用光子功率轉換器可以帶來更可靠的電信網絡，通過提高系統性能來降低成本，并創(chuàng)建更快、更強大的網絡，這可能使許多技術受益，例如：

• 智能電網監(jiān)控技術

• 防雷風力渦輪機葉片監(jiān)測傳感器

• 飛機上的無火花燃油表

• 用于物聯網 （IoT） 的分布式傳感器

• 遠程攝像機鏈接

• 水下傳感器

• 自由空間中的激光功率，使未來的應用成為可能，例如同時為無人機、衛(wèi)星和月球飛行器供電和通信。

“這可以提高智能電網的高壓和監(jiān)控傳感器的功率，而不會有雷電故障的風險，它可以降低危險環(huán)境中的火花風險，并可能同時將電力和數據傳輸到現有光纖基礎設施上的遠程設備，”能源光子器件大學研究主席 Hinzer 補充道。