从智能电网到物联网，现代世界越来越依赖电子设备之间的互联互通。得益于渥太华大学的研究人员，即使在最恶劣的环境下，这些设备现在也能通过简单的光纤实现长距离连接和供电。

这是光子能量转换器(将激光转化为电能的设备)研发领域的重大进步，有望将激光驱动的远程供电解决方案集成到现有的光纤基础设施中。这反过来又可能为在偏远地区和极端情况下改善连接性和实现更可靠的通信铺平道路。

“在传统的光纤供电系统中，大部分激光都会损失，”渥太华大学SUNLAB的卡琳·欣泽尔教授解释说。该实验室与德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所合作开展了这项研究。“有了这些新设备，光纤可以更长。”

为了解决这个问题，SUNLAB 的研究人员开发了一个多结光子能量转换器的仿真模型，该模型工作在用于电信的红外波长下，其在光纤中每公里的衰减损耗很低。“制造的设备在超过一公里的距离上表现出显著的功率和数据传输效率提升，而传统系统在这种距离上是不可行的，”发表在《细胞报告物理科学》(Cell Reports Physical Science)上的论文的第一作者 Gavin Forcade 补充道。

集成功率和光纤传感器

“多结”是指这些器件由许多吸收光的半导体结堆叠而成，这使得更多的激光被转换为电能，从而实现更高的效率和电压。利用该模型，研究团队能够设计和制造一个光子能量转换器，其最大功率点可产生超过 2 伏的电压，效率超过 53%。

采用电信波长的光子功率转换器可以实现更可靠的电信网络，通过增强系统性能来降低成本，并创建更快、更强大的网络，从而使许多技术受益，例如：

智能电网监控技术

防雷风力涡轮机叶片监测传感器

飞机上的无火花燃油表

物联网 (IoT) 分布式传感器

远程摄像机链接

水下传感器

自由空间中的激光功率，可实现未来的应用，例如同时为无人机、卫星和月球车供电和通信。

“这可以提高智能电网高压和监控传感器的供电，避免雷击故障的风险，可以降低危险环境中的火花风险，并有可能同时向现有光纤基础设施上的远程设备传输电力和数据，”能源光子设备大学研究主席欣泽尔补充道。

更多信息： Gavin P. Forcade 等人，《多结激光能量转换器在短波红外波段效率超过 50%，Cell Reports Physical Science(2025)》。期刊信息： Cell Reports Physical Science