光無線給電技術の基礎と研究動向、今後の展望

通信は無線化が進んでおり、機器に残る配線である給電も無線化にすることで社会の大きな変革を期待できる。光無線給電は、電磁波を用いた無線給電に比べて小型で長距離給電可能、電磁波ノイズがないという優位性を持つ。このため、体内インプラント機器、多数の小型IoT端末、情報機器、家電、ドローン、ロボットやEVなどの移動体、水中応用、宇宙用途への適用も期待できる。 　一方で、レーザ光源と太陽電池という確立した技術により構成が可能であるものの、最近注目が始まった分野であり、研究開発組織や成果実績はまだまだ不十分であり、これから実用化に向けての取り組みが急速に活発化すると考えている。光無線給電の優位性と課題、講師研究室や国内外における光無線給電システムの研究状況などの最新動向を解説する。

1. 無線通信と無線給電
   1. 通信は無線が標準に
      1. 無線通信の拡がり
      2. 無線通信の意義と問題点
   2. 給電の現状
      1. 残された有線:給電
      2. バッテリーは?
      3. エネルギーハーベスティングは?
      4. 無線給電の期待
2. 無線給電技術
   1. 無線給電の種類と特徴
      1. 電磁誘導、磁界共鳴、電界方式
      2. マイクロ波方式
      3. 超音波方式
   2. 無線給電方式の課題
      1. 電磁波の人体作用と機器干渉
      2. 無線給電の構成の複雑さ
3. 光無線給電の基本
   1. 光で給電
      1. 太陽光発電・室内照明発電
      2. 太陽光と単色光の太陽電池照射
   2. 光ビームを用いる光無線給電
      1. 光ビームで無線給電
      2. 光無線給電は新技術か?
      3. 光無線給電のこれまで
4. 光無線給電の原理と構成
   1. 光無線給電用太陽電池の特徴
      1. 太陽電池の動作
      2. 太陽電池の効率
      3. 太陽電池の動向
   2. 光無線給電用光源の特徴
      1. 光源の出力と効率
      2. レーザ光の長距離伝送
      3. LEDは光無線給電に使えるか?
   3. 光無線給電の効率
      1. 給電効率の考え方
      2. 効率と現状と今後
   4. 光無線給電システムの構成要素
      1. 均一照射
      2. ビーム制御
      3. 対象検知、ほか
5. 光無線給電システム
   1. 光無線給電の研究開発事例
      1. 体内埋込機器
      2. 小型IoT端末
      3. 情報端末・室内機器
      4. 地上用移動体
         • EV
         • ロボット
         • AGVなど
      5. 空中用移動体
         • ドローンなど
      6. 水中応用
      7. 宇宙応用
   2. 光無線給電の安全性
      1. 最大露光許容量とレーザクラス分け
      2. 安全性確保の方策
   3. 光ファイバを用いる光給電
      1. 光ファイバ給電の特徴
      2. 光ファイバ給電の事例
6. まとめ
   • 講演のまとめ
• 質疑応答