Telefoons en tablets zorgen ervoor dat wij draadloos kunnen communiceren, werken en informatie kunnen opzoeken. Echter moeten de batterijen nog steeds opgeladen worden door ze op een stopcontact aan te sluiten. De vraag is nog voor hoe lang. Wetenschappers van de University of Washington hebben voor het eerst een methode ontwikkeld waarmee telefoons draadloos opgeladen kunnen worden door middel van een laser.

Opladen met een laser

Een smalle, onzichtbare laserstraal kan de smartphone opladen, zelfs wanneer de telefoon aan de andere kant van de kamer ligt. In potentie kan de laser de telefoon even snel opladen als een USB-kabel. Om dit te bereiken hebben de onderzoekers een dunne power cell op de achterkant van de smartphone bevestigd. Deze power cell laadt vervolgens de telefoon op met behulp van de laser.

Veiligheidsmaatregelen

Bij het ontwerpen van het systeem lag de focus op de veiligheid, zegt wetenschapper Shyam Gollakota. De onderzoekers hebben dan ook enkele veiligheidsvoorzieningen toegevoegd. Er is onder andere een koelplaat toegevoegd om overtollige warmte af te voeren. Daarbij is er een mechanisme aangesloten om de laser uit te schakelen wanneer een persoon zich in de straal van de laser bevindt. Het systeem is zo ontworpen en getest, dat de laserstraal wordt beëindigd wanneer iemand in het pad van de laser komt. Deze toepassingen geven het laadsysteem de benodigde veiligheidsnormen die nodig zijn om het te kunnen gebruiken in bijvoorbeeld een huiselijke omgeving.

Zichtbare laserstralen

De laserstraal die de telefoon oplaadt, is zelf onzichtbaar. Een ander onderdeel van het veiligheidssysteem is een toegevoegde laserstraal die wel zichtbaar is. Hiermee kan de baan van de laser aangegeven worden. De wetenschappers hebben deze extra laser zo ontworpen dat wanneer er een object mee in contact komt, de oplaadlasers gelijk stopgezet worden. Door tientallen jaren onderzoek is het mogelijk om de snelste bewegingen van de mens te detecteren. De zichtbare laser kan sneller handelen dan onze bewegingen omdat de straal met de snelheid van het licht naar de oplader worden gereflecteerd. Wanneer de fysieke laser onderbroken wordt door de beweging van een persoon, detecteert de zender dit binnen een fractie van een seconde. Vervolgens wordt de oplaadstraal meteen geblokkeerd voordat er iemand mee in aanraking komt. De verwachting is dat de volgende generatie toestellen zal werken met Gigahertz-frequentie, wat de reactietijd zou kunnen verminderen tot een nanoseconde.

Het bereik

De oplaadstraal kan leveren aan een gebied van 96cm2, op een afstand van 4,3 meter. De zender kan echter aangepast worden waardoor het laadoppervlak vergroot wordt naar 645 cm2 over een afstand van 12 meter. Hierdoor kunnen smartphones in een groter oppervlak opgeladen worden, bijvoorbeeld wanneer ze ergens op een tafel liggen. De onderzoekers hebben de smartphone geprogrammeerd zodat hij geluiden met een hoge frequentie uitzendt naar het oplaadsysteem. Deze geluiden zijn voor de mens niet hoorbaar, maar kunnen wel opgepikt worden door het systeem, waardoor het precies weet waar de smartphone ligt.

De onderzoekers denken hun systeem ook te kunnen toepassen op andere apparaten, zoals camera’s, tablets en desktopcomputers. Wanneer dit het geval is, wordt het in de toekomst mogelijk om je apparaat op te laden door hem simpelweg op een tafel te leggen.

Het onderzoek is verschenen in Proceedings of the Association for Computing Machinery on Interactive