টোকিও - সেপ্টেম্বর 17, 2025 -NTT, Inc. (সদর দফতর: চিয়োডা, টোকিও; প্রেসিডেন্ট এবং সিইও: আকিরা শিমাদা; এর পরে "এনটিটি") এবং মিৎসুবিশি হেভি ইন্ডাস্ট্রিজ, লিমিটেড (সদর দফতর: চিয়োডা, টোকিও; প্রেসিডেন্ট এবং সিইও: ইসাকু ইটো; এরপরে "এমএইচআই"-এর মাধ্যমে একটি পরীক্ষা-নিরীক্ষার ক্ষমতা ছাড়াই পরিচালনা করা হবে) তারবিহীনভাবে 1 কিলোমিটার দূরে শক্তি প্রেরণ। 1 কিলোওয়াট অপটিক্যাল শক্তির সাথে লেজার রশ্মি বিকিরণ করে, আমরা 1 কিলোমিটার দূরে 152 ওয়াট বৈদ্যুতিক শক্তি পেতে সফল হয়েছি। এটি শক্তিশালী বায়ুমণ্ডলীয় অশান্তি সহ একটি পরিবেশে একটি সিলিকন ফটোইলেকট্রিক রূপান্তর উপাদান (নোট 2) ব্যবহার করে অপটিক্যাল ওয়্যারলেস পাওয়ার ট্রান্সমিশনের বিশ্বের সর্বোচ্চ দক্ষতা চিহ্নিত করে।
এই ফলাফল দূরবর্তী সাইটগুলিতে শক্তি সরবরাহের সম্ভাব্যতা প্রদর্শন করে। ভবিষ্যতে, এটি প্রত্যাশিত -প্রত্যন্ত দ্বীপগুলিতে এবং বিপর্যয় ক্ষতিগ্রস্ত এলাকায় যেখানে পাওয়ার তারগুলি ইনস্টল করা যাবে না-চাহিদা পাওয়ার ট্রান্সমিশন সেখানে প্রয়োগ করা হবে৷
এই অর্জনটি 5 আগস্ট, 2025-এ ব্রিটিশ ম্যাগাজিন ইলেকট্রনিক্স লেটার্সে প্রকাশিত হয়েছিল।
পটভূমি
সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, স্মার্টফোন, পরিধানযোগ্য ডিভাইস, ড্রোন এবং বৈদ্যুতিক যানের মতো ডিভাইসগুলির জন্য বেতার পাওয়ার ট্রান্সমিশন প্রযুক্তি, যা কেবল ব্যবহার না করেই বিদ্যুৎ সরবরাহ করতে পারে, ক্রমবর্ধমান মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। দুই ধরনের ওয়্যারলেস পাওয়ার ট্রান্সমিশন সিস্টেম রয়েছে: একটি মাইক্রোওয়েভ ব্যবহার করে এবং অন্যটি লেজার বিম ব্যবহার করে। মাইক্রোওয়েভ ওয়্যারলেস পাওয়ার ট্রান্সমিশন ইতিমধ্যে ব্যবহারিক ব্যবহারে রয়েছে এবং এর ব্যবহার প্রসারিত হচ্ছে। অন্যদিকে, লেজার রশ্মি ব্যবহার করে অপটিক্যাল ওয়্যারলেস পাওয়ার ট্রান্সমিশনকে ব্যবহারিক ব্যবহারে রাখা হয়নি, তবে লেজার রশ্মির উচ্চ দিকনির্দেশনার সুবিধা গ্রহণ করে কিলোমিটারের ক্রমানুসারে কমপ্যাক্ট দীর্ঘ-ওয়্যারলেস পাওয়ার ট্রান্সমিশন উপলব্ধি করার আশা করা হচ্ছে (চিত্র 1)।
ভবিষ্যত সম্ভাবনাগুলি পরবর্তী প্রজন্মের অবকাঠামোর উন্নয়ন কল্পনা করে যা বিদ্যুৎ সরবরাহ করতে সক্ষম এবং যোগাযোগ কভারেজ সম্প্রসারণ করতে পারে এমন পরিস্থিতিতে এবং অঞ্চলে যেখানে বিদ্যুৎ বা যোগাযোগ নেটওয়ার্ক অনুপলব্ধ, যেমন দুর্যোগের সময়, দূরবর্তী দ্বীপে, পাহাড়ী এলাকায় বা সমুদ্রে। এর মধ্যে রয়েছে সুনির্দিষ্টভাবে বিদ্যুৎ সরবরাহ করা বা ড্রোনের মতো চলন্ত প্ল্যাটফর্মে। এই ধরনের অত্যন্ত নির্ভুল এবং দীর্ঘ-দূরত্বের পাওয়ার ডেলিভারির জন্য লেজার-ভিত্তিক তারবিহীন পাওয়ার ট্রান্সমিশন প্রয়োজন যা এর শক্তিশালী দিকনির্দেশনার সুবিধা নেয়।
বিদ্যমান প্রযুক্তির চ্যালেঞ্জ এবং এই পরীক্ষার সাফল্য
অপটিক্যাল ওয়্যারলেস পাওয়ার ট্রান্সমিশন প্রযুক্তির কার্যকারিতা সাধারণত কম, এবং কার্যক্ষমতার উন্নতি ব্যবহারিক ব্যবহারের জন্য একটি সমস্যা। এর একটি কারণ হল যখন দীর্ঘ-লেজার রশ্মি প্রচার করে, বিশেষ করে বায়ুমণ্ডলে, তীব্রতা বন্টন অসম হয়ে যায় এবং ফটোইলেকট্রিক রূপান্তর উপাদানে লেজার রশ্মিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তর করার দক্ষতা কম হয়ে যায়।
এই পরীক্ষায়, আমরা লেজার ওয়্যারলেস পাওয়ার ট্রান্সমিশনের দক্ষতা উন্নত করতে MHI-এর আলো গ্রহণ প্রযুক্তির সাথে NTT-এর বিম শেপিং প্রযুক্তিকে একত্রিত করেছি। আমরা বাইরের পরিবেশে একটি দীর্ঘ-অপটিক্যাল ওয়্যারলেস পাওয়ার ট্রান্সমিশন পরীক্ষা পরিচালনা করেছি দীর্ঘ-দূরত্বের ফ্ল্যাট বিম শেপিং প্রযুক্তি ব্যবহার করে যা 1 কিলোমিটার প্রচারের পর অভিন্ন মরীচির তীব্রতা অর্জনের জন্য ট্রান্সমিশন সাইডে বীমকে আকৃতি দেয় এবং আউটপুট কারেন্ট লেভেলিং টেকনোলজি যা বায়ুমণ্ডলীয় ফ্লু এবং বর্তনী স্তরের প্রভাবকে দমন করে। রিসিভিং পাশ
জানুয়ারী থেকে ফেব্রুয়ারী 2025 পর্যন্ত, আমরা ওয়াকায়ামা প্রিফেকচারের নিশিমুরো জেলার শিরাহামা টাউনের নানকি-শিরাহামা বিমানবন্দরে রানওয়েতে একটি অপটিক্যাল ওয়্যারলেস পাওয়ার ট্রান্সমিশন পরীক্ষা পরিচালনা করেছি (চিত্র 2)। রানওয়ের এক প্রান্তে লেজার রশ্মি নির্গত করার জন্য একটি অপটিক্যাল সিস্টেমের সাথে সজ্জিত একটি ট্রান্সমিশন বুথ ইনস্টল করা হয়েছিল, এবং একটি অভ্যর্থনা বুথ একটি আলোক-রিসিভিং প্যানেল 1 কিলোমিটার দূরে স্থাপন করা হয়েছিল৷
ট্রান্সমিশনের সময়, লেজারের অপটিক্যাল অক্ষটি মাটির উপরে প্রায় 1 মিটারের কম উচ্চতায় সেট করা হয়েছিল এবং অনুভূমিকভাবে সারিবদ্ধ ছিল। ফলস্বরূপ, মরীচিটি স্থল উত্তাপ এবং বায়ু দ্বারা দৃঢ়ভাবে প্রভাবিত হয়েছিল, এবং পরীক্ষাটি শক্তিশালী বায়ুমণ্ডলীয় অশান্তি সহ অবস্থার অধীনে পরিচালিত হয়েছিল।
ট্রান্সমিশন বুথের ভিতরে, 1035 W এর অপটিক্যাল শক্তি সহ একটি লেজার রশ্মি তৈরি হয়েছিল। একটি ডিফ্র্যাকটিভ অপটিক্যাল এলিমেন্ট (DOE)(Note3) ব্যবহার করে, 1 কিলোমিটার দূরত্বে একটি অভিন্ন তীব্রতা বন্টন তৈরি করার জন্য মরীচিটিকে আকৃতি দেওয়া হয়েছিল। উপরন্তু, একটি মরীচি স্টিয়ারিং আয়না ব্যবহার করা হয়েছিল আকৃতির মরীচিটিকে গ্রহনকারী প্যানেলের দিকে সুনির্দিষ্টভাবে নির্দেশ করতে। রশ্মিটি ট্রান্সমিশন বুথের অ্যাপারচারের মধ্য দিয়ে প্রস্থান করে এবং 1 কিলোমিটার খোলা জায়গা জুড়ে প্রচার করে, শেষ পর্যন্ত অভ্যর্থনা বুথে পৌঁছে।
বংশবিস্তার চলাকালীন, বায়ুমণ্ডলীয় অশান্তি মরীচির তীব্রতায় ওঠানামা করে, হট স্পট তৈরি করে। এগুলি অভ্যর্থনা বুথে একটি হোমোজেনাইজার দ্বারা ছড়িয়ে দেওয়া হয়েছিল, যার ফলে একটি অভিন্ন মরীচি গ্রহণকারী প্যানেলে বিকিরণ করা হয়েছিল। লেজার রশ্মি তখন দক্ষতার সাথে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তরিত হয়েছিল (চিত্র 3)। একটি সিলিকন-ভিত্তিক ফটোইলেকট্রিক রূপান্তর উপাদান গ্রহনকারী প্যানেলের জন্য গ্রহণ করা হয়েছিল, খরচ এবং প্রাপ্যতা উভয়ই বিবেচনায় নিয়ে।
এই পরীক্ষায়, রিসিভিং প্যানেল থেকে প্রাপ্ত গড় বৈদ্যুতিক শক্তি ছিল 152 W (চিত্র 4), একটি বেতার পাওয়ার ট্রান্সমিশন দক্ষতার সাথে 15%, যা প্রাপ্ত বৈদ্যুতিক শক্তি এবং প্রেরণ করা অপটিক্যাল শক্তির অনুপাত হিসাবে সংজ্ঞায়িত। এই ফলাফলটি শক্তিশালী বায়ুমণ্ডলীয় অশান্তির অবস্থার অধীনে একটি সিলিকন-ভিত্তিক ফটোইলেকট্রিক রূপান্তর উপাদান ব্যবহার করে প্রদর্শিত বিশ্বের সর্বোচ্চ অপটিক্যাল ওয়্যারলেস পাওয়ার ট্রান্সমিশন দক্ষতা চিহ্নিত করে৷ অধিকন্তু, এই প্রযুক্তি ব্যবহার করে দীর্ঘ-সময়ের পাওয়ার ট্রান্সমিশনের সম্ভাব্যতা নিশ্চিত করে 30 মিনিটের জন্য একটানা পাওয়ার ডেলিভারি সফলভাবে বজায় রাখা হয়েছিল।
দ্রষ্টব্য: নিরাপত্তার দৃষ্টিকোণ থেকে, অপটিক্যাল ট্রান্সমিশন সিস্টেম এবং রিসিভিং প্যানেল প্রতিটি বুথের ভিতরে ইনস্টল করা হয়েছিল যাতে উচ্চ-শক্তির লেজার বিমের দুর্ঘটনাজনিত এক্সপোজার এবং প্রতিফলিত আলোর বিচ্ছুরণ রোধ করা যায়।
প্রযুক্তিগত হাইলাইট
দীর্ঘ-দূরত্বের ফ্ল্যাট বিম শেপিং প্রযুক্তি
আলোক বৈদ্যুতিক রূপান্তর দক্ষতা উন্নত করার জন্য, ফটোইলেকট্রিক রূপান্তর উপাদানের উপর মরীচি ঘটনার তীব্রতা বিতরণকে অভিন্ন করা প্রয়োজন।
এই গবেষণায়, আমরা একটি রশ্মি আকৃতির পদ্ধতির প্রস্তাব করেছি যা দীর্ঘ-দূরত্বের প্রচারের পরে তীব্রতা অভিন্নতা সক্ষম করে। এই পদ্ধতিতে, অ্যাক্সিকন লেন্সের (নোট 4) প্রভাব ব্যবহার করে বিমের বাইরের অংশটি একটি রিং-আকৃতির প্যাটার্নে রূপান্তরিত হয়। রশ্মির কেন্দ্রীয় অংশটি অবতল লেন্সের প্রভাবের মাধ্যমে প্রসারিত করার জন্য ফেজ-মড্যুলেট করা হয়। রশ্মি প্রসারিত হওয়ার সাথে সাথে, রিং-আকৃতির মরীচি এবং প্রসারিত কেন্দ্রীয় রশ্মি ধীরে ধীরে ওভারল্যাপ হয়, যার ফলে চিত্র 5-এ দেখানো হিসাবে লক্ষ্য স্থানে একটি অভিন্ন তীব্রতা বন্টন হয়।
পরীক্ষার জন্য, আমরা 1 কিলোমিটার দূরত্বে কাঙ্খিত তীব্রতা প্রোফাইল অর্জন করতে মরীচি নকশাটিকে অপ্টিমাইজ করেছি। বিম শেপিং একটি ডিফ্র্যাকটিভ অপটিক্যাল এলিমেন্ট ব্যবহার করে প্রয়োগ করা হয়েছিল, যা 1 কিলোমিটার দূরে অবস্থিত লক্ষ্য অবস্থানে মরীচির তীব্রতার অভিন্নতা উন্নত করেছে।
আউটপুট বর্তমান সমতলকরণ প্রযুক্তি
যেহেতু লেজার রশ্মি বায়ুমণ্ডলের মাধ্যমে প্রচার করে, এটি বায়ুমণ্ডলীয় অশান্তি দ্বারা প্রভাবিত হয়, যা তীব্রতা বিতরণকে বিরক্ত করে। যদিও উপরে বর্ণিত ফ্ল্যাট-বিম শেপিং কৌশলটি তীব্রতার বন্টনকে একীভূত করতে পারে, তবুও শক্তিশালী টার্বুলেন্স উচ্চ-তীব্রতার দাগ তৈরি করতে পারে, যেমনটি চিত্র 6 এ দেখানো হয়েছে।
এই সমস্যাটির সমাধান করার জন্য, আমরা আলোর রিসিভিং প্যানেলের সামনে একটি বিম হোমোজেনাইজার রেখেছি। হোমোজেনাইজার উচ্চ-তীব্রতার দাগগুলিকে ছড়িয়ে দেয় যাতে রশ্মিটি প্যানেলে সমানভাবে বিকিরণিত হয়। এছাড়াও, সমতলকরণ সার্কিটগুলি গ্রহণকারী প্যানেলে প্রতিটি ফটোইলেকট্রিক রূপান্তর উপাদানের সাথে সংযুক্ত ছিল। এই সার্কিটগুলি বায়ুমণ্ডলীয় অশান্তি দ্বারা সৃষ্ট আউটপুট কারেন্টের ওঠানামাকে দমন করতে সাহায্য করে এবং সামগ্রিক পাওয়ার আউটপুটকে স্থিতিশীল করতে অবদান রাখে।
এই দুটি প্রযুক্তি কিলোমিটার-অর্ডার ট্রান্সমিশনে মরীচির অভিন্নতা অর্জন করা সম্ভব করে, যা প্রচলিত বীম আকৃতির পদ্ধতির সাথে কঠিন ছিল, এবং বহিরঙ্গন পরিবেশে আউটপুটকে স্থিতিশীল করা। ফলস্বরূপ, দূরবর্তী স্থানে যেমন বিচ্ছিন্ন দ্বীপ এবং -দুর্যোগ প্রভাবিত এলাকায় স্থিতিশীল বিদ্যুৎ সরবরাহ সম্ভব হবে বলে আশা করা হচ্ছে।
প্রতিটি কোম্পানির ভূমিকা
এনটিটি: ট্রান্সমিশন অপটিক্সের ডিজাইন এবং বাস্তবায়ন যেমন বিম শেপিং কৌশল
MHI: ফটোডিটেক্টর অপটিক্স যেমন ফটোডিটেক্টর প্যানেল, হোমোজেনাইজার এবং লেভেলিং সার্কিটের ডিজাইন এবং বাস্তবায়ন
ভবিষ্যতের উন্নয়ন
এই প্রযুক্তি বায়ুমণ্ডলীয় অশান্তির মধ্যেও দীর্ঘ দূরত্বে শক্তির দক্ষ এবং স্থিতিশীল সংক্রমণ সক্ষম করে। এই পরীক্ষায়, সিলিকন ফটোভোলটাইক রূপান্তর উপাদান হিসাবে ব্যবহৃত হয়েছিল। যাইহোক, লেজার লাইটের তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সাথে মেলে এমন ফটোভোলটাইক ডিভাইসগুলি ব্যবহার করে, এমনকি উচ্চ শক্তি স্থানান্তর দক্ষতা আশা করা যেতে পারে। উপরন্তু, উচ্চ আউটপুট শক্তি সহ লেজারের আলোর উত্স ব্যবহার করে বড় পরিমাণে বিদ্যুৎ সরবরাহ করা সম্ভব হবে।
ফলস্বরূপ, দুর্গম অঞ্চলে নমনীয় এবং দ্রুত বিদ্যুত সরবরাহ করা যেতে পারে যেমন দুর্যোগে ক্ষতিগ্রস্ত অঞ্চল-এবং প্রত্যন্ত দ্বীপ, যেখানে বিদ্যুতের তারগুলি স্থাপন করা ঐতিহ্যগতভাবে কঠিন ছিল৷ পার্থিব অ্যাপ্লিকেশনের বাইরে, এই প্রযুক্তির উপর ভিত্তি করে নতুন ব্যবহারের ক্ষেত্রে বিস্তৃত পরিসরের কল্পনা করা যেতে পারে (চিত্র 7)। উল্লেখযোগ্যভাবে, লেজার রশ্মির উচ্চ দিকনির্দেশনা এবং কম অপসারণ কমপ্যাক্ট এবং লাইটওয়েট রিসিভিং ডিভাইসগুলির ডিজাইনের জন্য অনুমতি দেয়। এটি মোবাইল প্ল্যাটফর্মগুলির জন্য একটি প্রধান সুবিধা যা ওজন এবং পেলোড ক্ষমতাতে কঠোর সীমাবদ্ধতার সম্মুখীন হয়৷
উদাহরণস্বরূপ, বীম স্টিয়ারিং কৌশলগুলির সাথে এই প্রযুক্তির সমন্বয়ের মাধ্যমে, ফ্লাইটে ড্রোনগুলিতে তারবিহীনভাবে শক্তি সরবরাহ করা সম্ভব হয়। এটি ব্যাটারি প্রতিস্থাপনের জন্য অবতরণ বা টিথারযুক্ত পাওয়ার সাপ্লাই তারের ব্যবহার, দীর্ঘ-সময়কাল এবং দীর্ঘ-একটিনা অপারেশন সক্ষম করার মতো অপারেশনাল সীমাবদ্ধতাগুলি এড়ায়। এই ধরনের ক্ষমতাগুলি পাহাড়ি বা সামুদ্রিক অঞ্চলে বিপর্যয়-এলাকা পর্যবেক্ষণের পাশাপাশি বিস্তৃত-এরিয়া কমিউনিকেশন রিলেকে উন্নত করতে পারে, যে অ্যাপ্লিকেশনগুলি আগে উপলব্ধি করা কঠিন ছিল৷
এছাড়াও, HAPS (হাই অল্টিটিউড প্ল্যাটফর্ম স্টেশন)(নোট 5) এর মতো মোবাইল প্ল্যাটফর্মগুলিতে পাওয়ার ডেলিভারি সহ মহাকাশে সম্ভাব্য অ্যাপ্লিকেশনগুলি প্রত্যাশিত, যা NTT এর স্পেস ব্র্যান্ড, NTT C89(Note6) এর সুযোগের মধ্যে পড়ে। আরও সামনের দিকে তাকালে, প্রযুক্তিটি পাওয়ার স্পেস ডেটা সেন্টার এবং চন্দ্র রোভারের পাশাপাশি মহাকাশ সৌর শক্তি সিস্টেমগুলিতে প্রয়োগ করা যেতে পারে যেখানে লেজারের মাধ্যমে ভূ-স্থির উপগ্রহ থেকে ভূমিতে বিদ্যুৎ প্রেরণ করা হয়। এই অ্যাপ্লিকেশনগুলি বাজার সম্প্রসারণের জন্য শক্তিশালী সম্ভাবনা সহ এলাকার প্রতিনিধিত্ব করে।
NTT এবং MHI-এর মধ্যে সহযোগিতার মাধ্যমে, আমরা বায়ুমণ্ডলীয় ওঠানামা দ্বারা দৃঢ়ভাবে প্রভাবিত পরিস্থিতিতে বিশ্বের সবচেয়ে দক্ষ লেজার ওয়্যারলেস পাওয়ার ট্রান্সফার প্রযুক্তি উপলব্ধি করেছি। এই কৃতিত্ব একটি উদ্ভাবনী প্রযুক্তিগত ভিত্তি তৈরির দিকে একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপের প্রতিনিধিত্ব করে যা মহাকাশ উন্নয়নে দুর্যোগ প্রতিক্রিয়া থেকে শুরু করে বিস্তৃত সামাজিক চাহিদা মেটাতে পারে।
