Floating Multi-Focus Metalens for High-Efficiency Airborne Laser Wireless Charging

光学(聚焦) 激光器 无线 光电子学 光学 材料科学 计算机科学 电信 物理
作者
Zong Meng,Yuting Xiao,Lianwei Chen,Si Wang,Fang Yao,Jiang‐Ning Zhou,Yang Li,Dapeng Zhang,Mingbo Pu,Xiangang Luo
出处
期刊:Photonics [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:12 (2): 150-150
标识
DOI:10.3390/photonics12020150
摘要

Laser wireless power transfer (LWPT) offers a transformative approach to wireless energy transmission, addressing critical limitations in unmanned aerial vehicles (UAVs) such as battery energy limitation. However, challenges like beam divergence, non-uniform irradiation, and alignment instability limit its practical application. Here, we present a lightweight air-floating metalens platform to overcome these barriers. This innovative lens focuses laser beams near the photovoltaic receiver with an energy distribution uniformity across a single spot at the focal plane that is 50 times greater than that of a conventional Gaussian beam spot, achieving a multi-spot energy distribution uniformity of up to 99% theoretically. Experimentally, we achieved 75% uniformity using a metalens sample. Simultaneously, our system maintains superior beam quality within a dynamic range of 4 m and enhances charging efficiency by 1.5 times. Our research provides a robust technical solution to improve UAV endurance, enabling efficient, long-range wireless power transfer and opening broader technological implications.
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