Đây là công nghệ sạc điện thoại từ xa bằng tia laser

Một tia laser nhỏ và vô hình phát ra từ một bộ phát sóng laser có thể sạc chiếc smartphone của bạn từ bên kia căn phòng. Đáng chú ý hơn, tia laser này sạc điện thoại nhanh không kém gì sạc bằng cáp USB thông thường.

Để thực hiện được điều tưởng như bất khả thi này, các nhà nghiên cứu đã gắn một cell pin mỏng lên mặt lưng của smartphone - vốn có thể sạc bằng năng lượng laser.

Nhóm nghiên cứu còn tự mình thiết kế các tính năng an toàn cho phương thức sạc này, gồm một miếng kim loại phẳng đóng vai trò tản nhiệt gắn trên smartphone, và một cơ chế phản xạ để tắt tia laser đi khi có ai đó đi ngang qua đường sạc của tia laser này.

An toàn trên hết

"An toàn là mục tiêu của chúng tôi khi thiết kế hệ thống này" - đồng tác giả Shyam Gollakota, một giáo sư ngành kỹ sư và khoa học máy tính tại Đại học Washington cho biết.

"Chúng tôi đã thiết kế, xây dựng và thử nghiệm hệ thống sạc bằng tia laser với một cơ chế an toàn phản ứng nhanh nhằm đảm bảo bộ phát tia laser sẽ tắt ngay tia laser khi có người bước ngang qua tia laser đang phát".

Thực chất, tia laser hoàn toàn vô hình trước mặt người dùng. Màu đỏ chỉ nhằm minh hoạ mà thôi.

"Bên cạnh cơ chế an toàn để tắt tia laser, nền tảng của chúng tôi còn bao gồm một hệ thống tản nhiệt để hạn chế nhiệt lượng quá mức toả ra từ tia laser" - Arka Majumdar, trợ ls giáo sư chuyên ngành kỹ sư điện tử và vật lý, nhà nghiên cứu tại Viện khoa học và kỹ thuật nguyên tử, cho biết.

"Những tính năng này khiến hệ thống sạc không dây của chúng tôi đạt các tiêu chuẩn an toàn cần thiết để ứng dụng rộng rãi trong thực tế".

Hệ thống này hoạt động như thế nào?

Tia laser được phát ra bởi một bộ phát laser, vốn được cấu hình để tạo ra một tia tập trung trong phổ hồng ngoại. Hệ thống an toàn thực hiện việc ngắt tia laser ứng dụng các "tia bảo hộ" - là các tia laser năng lượng thấp, vô hại, phát ra từ một nguồn laser khác đặt cùng chỗ với tia laser dùng để sạc, và bao quanh tia sạc (theo nghĩa vật lý).

Một bộ phận gọi là "retroreflector" được in 3D và đặt quanh cell pin trên chiếc smartphone sẽ phản xạ lại tia bảo hộ về phía các đi-ốt quang điện trong bộ phận phát laser. Các tia bảo hộ này không sạc chiếc điện thoại, nhưng vì chúng có khả năng phản xạ lại từ điện thoại về phía bộ phát tia nên sẽ đóng vai trò là một cảm biến để xác định khi có ai đó đi vào đường đi của tia bảo hộ.

Bộ phát laser được thiết kế để ngắt ngay tia sạc khi có bất kỳ vật thể nào - như một phần cơ thể người - tiếp xúc với một trong các tia bảo hộ. Bộ phát sóng sẽ phát hiện ra sự can thiệp này chỉ trong một phần ngàn giây và bung ra một màn trập để chặn tia laser đang sạc pin lại trước khi con người đụng phải tia này. Theo Majumdar thì ở thế hệ tiếp theo, các thiết bị quang nano sẽ hoạt động với tần số Gigahertz, từ đó sẽ giảm thời gian phản hồi của màn trập xuống mức nano giây.

Đây là cụm tản nhiệt gắn vào mặt sau smartphone. Toàn bộ cụm này chỉ dày 8mm và rộng 40mm

Tia laser sẽ sạc smartphone thông qua một cell pin gắn lên mặt sau của máy. Tia sạc này cung cấp điện áp ổn định ở mức 2W trong phạm vi 97 cm vuông từ khoảng cách tối đa 4,3 mét. Tuy nhiên, bộ phát tia có thể được điều chỉnh để tăng phạm vi hoạt động lên dến 100 cm vuông từ khoảng cách 12 mét, nhờ đó có thể nhắm tới các bề mặt sạc rộng hơn, như mặt bàn chẳng hạn, và có thể sạc một chiếc smartphone đang đặt ở bất kỳ vị trí nào trên bề mặt đó.

Sạc thông minh hơn

Các nhà nghiên cứu đã lập trình smartphone để gởi vị trí của nó tới bộ phát thông qua việc phát ra những tiếng kêu ở tần số cao. Tai của chúng ta không thể nghe tiếng này, nhưng các microphone nhỏ trên bộ phát laser lại đủ nhạy để bắt được.

Khi bộ phát đã biết được vị trí của smartphone, nó sẽ bật tia laser để bắt đầu sạc. Như đã nói ở trên, sẽ có một miếng nhôm mỏng đặt ở mặt lưng máy, xung quanh cell pin để đóng vai trò tản nhiệt, cho phép tia laser có thể sạc điện thoại trong nhiều giờ liên. Thậm chí, miếng nhôm này còn hấp thụ một lượng nhỏ nhiệt để cung cấp cho một máy nhiệt điện siêu nhỏ gắn trên các miếng tản nhiệt để sạc luôn cho smartphone. Tức là smartphone của bạn sẽ vừa được sạc không dây bằng tia laser, vừa được sạc thông thường bằng nhiệt toả ra từ chính tia laser đó!

Các nhà nghiên cứu tin rằng những giải pháp đảm bảo an toàn về nhiệt mà họ áp dụng sẽ giúp đảm bảo quá trình sạc không dây bằng tia laser có thể được ứng dụng trên các camera, tablet, và thậm chí là cả máy tính bàn. Thay vì phải cắm các thiết bị này vào cục sạc mỗi đêm, trong tương lai, bạn chỉ việc đặt chúng lên bàn mà thôi.

Tham khảo: Futurity