JP7207831B2 - 電磁波を連続電流に変換するための変換器 - Google Patents

電磁波を連続電流に変換するための変換器 Download PDF

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Description

本発明は、電磁波を直流電流に変換するための変換器に関する。
より詳細には、本発明は、自然電磁波及び人工電磁波を連続電流に変換することができる前記変換器の構造に関し、これにより、前記変換器に接続されることが可能ないかなる負荷へも電力を供給することが可能である。
「電磁波」という表現で、２５０ＭＨｚと７５０ＴＨｚとの間の周波数を有する電磁波、即ち、１ｍｍと４００ｎｍとの間の波長（即ち、マイクロ波、赤外、可視及び紫外を含んでいるスペクトル）を有する電磁波を意味する。
言い換えると、赤外スペクトルに属する周波数を有する電磁波、可視スペクトルに属する周波数を有する電磁波、及び可視スペクトルに属する周波数に近い紫外スペクトルに属する周波数を有する電磁波への参照が行われるであろう。
自然電磁波で、地球起源及び（太陽から来る電磁波も含め）宇宙起源の電磁波を意味する。
例えば、太陽から来る光は、光学スペクトルの点で、赤外スペクトルに、可視スペクトルに及び紫外スペクトルに属する波長を有する電磁波の集合である。
宇宙電磁波は、宇宙空間から（特に、太陽から）来て、粒子の他に、Ｘ線及びガンマ線、並びに数百ＭＨｚと数百ＴＨｚとの間の周波数を有する電磁波から構成される。
人工電磁波で、ラジオ－ＴＶ装置、電子モバイル装置から又は住宅用、産業用若しくは個人使用のいずれかの電気機器若しくは電子機器により受信されるそれぞれの搬送波を有する信号を介して人工的に生成された電磁波を意味する。
現在のところ、電子波を連続電流に変換するための変換器は知られていない。
対照的に、Ｋｏｔｔｅｒらという名前で、「Ｓｏｌａｒ ａｎｔｅｎｎａ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒｓ」という名称の、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＥＳ２００８、Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｕｓｔａｉｎａｂｉｌｉｔｙ ２００８、２００８年８月１４日の刊行物に開示された電磁集電器が知られている。
前記電磁集電器は、電磁スペクトルの波長を検出すること及び太陽エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。
特に、前記変換器は、所定の波長のところで共振することができるナノアンテナにより及び交流電流を整流するためのトンネルダイオードにより構成される。
しかしながら、前記電磁集電器は、いくつかの欠点を有する。
ある欠点は、前記電磁集電器が時間全体にわたり安定である連続電流を供給できないという事実により与えられる。
さらなる欠点は、構造が複雑であり、結果として生じる製造コストをともなうという事実により与えられる。
本発明の狙いは、前記欠点を克服し、簡単な構造及び低コストを有する、電磁波を連続電流に変換するための変換器を提供することである。
前記変換器に接続されたいかなる負荷も、前記変換器により生成された連続電流から電力を供給され得ることが有利である。
本発明のさらなる狙いは、前記変換器が交流電流を連続電流に高速で整流することができるという事実により与えられる。
したがって、１ｍｍと４００ｎｍとの間の波長を有する電磁波を連続電流に変換するための変換器が、本発明の目的であり、ただし、前記変換器は、
電磁波をとらえ、前記電磁波の周波数に等しい周波数を有する交流電流を生成するように、前記電磁波の周波数において共振するように構成された少なくとも１つのアンテナと、
前記交流電流を連続電流へと変えるための少なくとも１つの整流器であって、前記少なくとも１つの整流器が前記アンテナに直列に接続されている、少なくとも１つの整流器と
を具備する。
アンテナに関して、前記アンテナが、
前記電磁波の波長の４分の１と等しい厚さを有する誘電体層と、
金属材料の導電性層と
を備える。
整流器に関して、前記整流器が、量子ダイオードを備え、前記量子ダイオードが、
第１の表面及び前記第１の表面とは反対側を向いた第２の表面を含む第１の誘電体層であり、前記第１の誘電体層が前記電磁波の波長の４分の１と等しい厚さを有する、第１の誘電体層と、
前記アンテナの導電性層の金属材料とは異なる第１の金属材料から作られている第１の電極又はカソードであり、前記第１の電極が前記第１の誘電体層の第１の表面と部分的に接触しており、且つ前記アンテナと部分的に接触しており、断面では、前記第１の電極が、第１の高さを有し、１の誘電体層の第１の表面と接触している第１の端部及び前記第１の端部とは反対にある第２の端部をともなう第１の側、第１の誘電体層の第１の表面と接触している第１の端部及び前記第１の端部とは反対にある第２の端部をともなう第２の側、並びに前記第１の側の第２の端部を前記第２の側の第２の端部に接続している第３の側を有し、前記第３の側は、前記第１の側及び前記第３の側が接触点を有するような方法で前記第１の側の第２の端部と接触している第１の端部を有する、第１の電極又はカソードと、
第１の部分を含む第２の誘電体層であり、前記第１の部分が、前記第１の電極の前記第３の側のある部位と接触している第１の部位と、前記第１の電極の前記第１の側と接触している第２の部位と、前記第１の誘電体層の第１の表面のある部位と接触している第３の部位とを含む、第２の誘電体層と、
前記アンテナの金属材料と等しい第２の金属材料から作られ、第２の電極が前記第２の誘電体層の前記第１の部分によって前記第１の電極から分離されるように、前記第２の層誘電体の第１の部分と部分的に接触している第２の電極又はアノードであり、断面では、前記第２の電極が前記第１の電極の第１の高さよりも大きい第２の高さを有する、第２の電極又はアノードと
を含む。
特に、前記第１の側及び前記第３の側は、前記アンテナが電磁波の周波数で共振するときに、電子のそれぞれの量が前記接触点に応じて前記第２の誘電体層をトンネル効果でジャンプして前記第１の電極から前記第２の電極へと移動するように、前記第１の側及び前記第３の側が０°よりも大きく９０°以下の角度を形成するような方法で配置される。
前記角度が、５°と３０°との間であることが好ましい。
第２の電気層に関して、前記第２の電気層が、１．５ｎｍ～４ｎｍの範囲にわたることができ、２ｎｍの厚さを有することが好ましい。
さらにその上、前記第２の誘電体層は、前記第１の部分から間隔を空け、前記第１の電極の前記第３の側のさらなる部位と接触している第１の部位、前記第１の電極の前記第２の側と接触している第２の部位、前記第１の誘電体層の第１の表面のさらなる部位と接触している第３の部位を含む第２の部分を備えることができる。
特に、前記第２の部分と前記第１の部分との間の距離は、７０ｎｍと１００ｎｍとの間である。
量子ダイオードは、前記第１の誘電体層の第２の表面と接触して配置された支持層を含むことができる。
第１の代替形態では、前記量子ダイオードの前記支持層が、次の群、即ち、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエステル織布、シクロオレフィン共重合体から選択される材料、好ましくはトパス（Ｔｏｐａｓ）から作られる。
第２の代替形態では、前記量子ダイオードの前記支持層が、次の群、即ち、ガラス、プレキシガラスから選択される材料から作られる。
特に、量子ダイオードに関して、前記第１の誘電体層が二酸化ケイ素から作られることがあり、前記第１の電極がクロムから作られることがあり、前記第２の誘電体層が三酸化二アルミニウム又は二酸化ハフニウムから作られることがあり、前記第２の電極が金から作られることがある。
アンテナに関して、誘電体層が、第１の表面及び前記第１の表面とは反対側を向いた第２の表面を有する。
第１の代替形態では、前記アンテナは、
前記誘電体層の第１の表面と接触している補強層であって、前記補強層がクロムから作られることが好ましい、補強層と、
前記誘電体層の第２の表面と接触している支持層と
を含むことができ、
前記導電性層が、前記補強層と接触して配置され、前記導電性層が金から作られることが好ましい。
第２の代替形態では、前記導電性層が、前記誘電体層の前記第１の表面と接触して配置され、前記導電性層がアルミニウム又は銅から作られることが好ましい。
アンテナの支持層に関して、前記支持層が、次の群、即ち、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエステル織布、シクロオレフィン共重合体から選択される材料、好ましくはトパスから作られてもよい。
アンテナの誘電体層に関して、前記誘電体層が、二酸化ケイ素から作られることがある。
本発明によれば、前記アンテナが、第１のダイポール及び第２のダイポールを備えることができ、前記アンテナが平面アンテナであることが好ましい。
さらに、本発明によれば、前記アンテナの厚さは、０．３μｍと０．５μｍとの間とすることができ、０．３μｍであることが好ましい。
ここで、本発明は、添付の図面を特に参照して、本発明の実施形態に従って、限定する目的ではなく例示の目的で、説明されるであろう。
本発明による変換器の第１の実施形態の概略図であり、アンテナのグループ及びアンテナの前記グループに直列に接続された整流器を備え、アンテナの前記グループのアンテナが互いに直列に接続され、各々のアンテナが、赤外スペクトルに属する波長を有する電磁波と共振するように構成される、図である。 図１の変換器のアンテナのグループのアンテナの概略図であり、前記アンテナが角型渦巻きの形状を有し、第１のダイポール及び第２のダイポールを備え、ダイポールの各々が複数の部位を含む、図である。 図１の変換器のアンテナのグループのあるアンテナの概略図であり、アンテナの一部である２つのダイポールの各々の部位の長さの値が示される。 図１の変換器のアンテナのグループのアンテナの概略図であり、同じアンテナの２つのダイポールの異なる部位同士の間の距離の値が示される、図である。 図１の変換器のアンテナのグループのあるアンテナの積層した構造を示す断面図である。 図１の変換器のアンテナのグループのあるアンテナについての積層構造の代替形態を示す図である。 変換器の整流器の概略図である。 本発明による変換器の第２の実施形態の概略図であり、アンテナのグループ及びアンテナの前記グループに直列に接続された整流器を備え、アンテナの前記グループのアンテナが、互いに直列に接続され、アンテナのグループの各々のアンテナが、赤外スペクトルに属する波長を有する電磁波と共振するように構成され、その波長の値が、可視スペクトルの波長の値に近い、図である。 図６の変換器のアンテナのグループのあるアンテナの概略図であり、前記アンテナが楕円形の渦巻きの形状を有し、第１のダイポール及び第２のダイポールを含み、第１のダイポールの第１の端部と第２のダイポールの第１の端部との間の距離の値、第１のダイポールの第２の端部と第２のダイポールの第２の端部との値、及び第１のダイポールの所定の第１の点と第２のダイポールの所定の第２の点との間の距離の値が示される、図である。 図６の変換器のアンテナのグループのあるアンテナの概略図であり、第１のダイポールの第１の端部から第１のダイポールの第２の端部までの第１の方向での、アンテナの第１のダイポールと第２のダイポールとの間の距離をどのように変更するか、及び第２のダイポールの第１の端部から第２のダイポールの第２の端部までの第２の方向での、同じアンテナの第２のダイポールと第１のダイポールとの間の距離をどのように変更するかが示される、図である。 図６の変換器のアンテナのグループのあるアンテナの概略図であり、第１のダイポールのいくつかの部位の幅及び第２のダイポールのいくつかの部位の幅が示される、図である。 変換システムの概略図であり、前記変換システムが、互いに直列に接続された２つの変換器を備える、図である。
この明細書及び特許請求の範囲の至る所で、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」という用語が「から成る（ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ）」という用語で置き換えられるケースが含まれる。
図１を特に参照して、電磁波を連続電流に変換するための変換器の第１の実施形態が説明される。
前記変換器は、
電磁波をとらえ、前記電磁波の周波数に等しい周波数を有する交流電流を生成するように前記電磁波の周波数において共振するように構成された少なくとも１つのアンテナ１と、
前記交流電流を連続電流へと変えるための少なくとも１つの整流器２であって、前記少なくとも１つの整流器２が前記アンテナに直列に接続されている、少なくとも１つの整流器２と
を備える。
特に、開示される実施形態では、前記変換器は、互いに直列に接続されている複数のアンテナを備える。
言い換えると、前記変換器は、順に１つ又は複数のアンテナを含むことができるアンテナのグループを備える。
アンテナ１に関して、各々のアンテナ１は、
（図３を参照して下記に示される）前記電磁波の波長の４分の１と等しい厚さを有する誘電体層１１０と、
（図３及び図４を参照して下記に示される）金属材料の導電性層１３０、１３０’と
を備える。
開示される実施形態では、アンテナの前記グループは、４×４行列に従って配置された１６個のアンテナを含み、整流器２は、第４行及び第４列により特定される前記行列内の位置を占めているアンテナに直列に接続される。
特に、各々のアンテナは、第１のダイポール１Ａ及び第２のダイポール１Ｂを備える。
さらにその上、前記行列のある行に配置されたアンテナと前記行の隣の前記行列のさらなる行に配置されたアンテナとの間の距離は、０．２μｍのものである。
しかしながら、アンテナの前記グループが１６個のアンテナを含むことも前記アンテナが行列に従って配置されることも必ずしも必要ではない。
例えば、アンテナの前記グループが、本発明の範囲から逸脱せずに、任意の数で、アンテナが行を形成するような方法で軸線に沿って配置された複数のアンテナを備えることができる。
前記アンテナの各々は、赤外スペクトルに属し、１５５．０８μｍに等しい波長（１．９３ＴＨｚにほぼ相当する周波数）を有する電磁波と共振するように、前記電磁波の周波数に等しい周波数を有する交流電流を生成するように構成される。
このようなアンテナは、赤外光線が昼間及び夜間に存在するという理由で、昼間及び夜間の間中電磁波をとらえることが可能である。
さらにその上、各々のアンテナ１は、角型の渦巻きを形成するような方法で実質的に成形された幾何学的構造を有する。
実際に、図２Ａから特に見られるように、前記第１のダイポール１Ａ及び前記第２のダイポール１Ｂは、これらが実質的に角型の渦巻きを形成するような方法で配置される。
特に、前記第１のダイポール１Ａ及び前記第２のダイポール１Ｂは、それぞれ、第１の部位Ｓ１、Ｓ１’、前記第１の部位に垂直な第２の部位Ｓ２、Ｓ２’、前記第２の部位に垂直な第３の部位Ｓ３、Ｓ３’、前記第３の部位に垂直な第４の部位Ｓ４、Ｓ４’、前記第４の部位に垂直な第５の部位Ｓ５、Ｓ５’、前記第５の部位に垂直な第６の部位Ｓ６、Ｓ６’、前記第６の部位に垂直な第７の部位Ｓ７、Ｓ７’、前記第７の部位に垂直な第８の部位Ｓ８、Ｓ８’を有する。
第１のダイポール１Ａに関して、第１の部位Ｓ１は、第３の部位Ｓ３に、第５の部位Ｓ５に及び第７の部位Ｓ７に平行であり、第２の部位Ｓ２は、第４の部位Ｓ４に、第６の部位Ｓ６に及び第８の部位Ｓ８に平行である。
第２のダイポール１Ｂに関して、第１の部位Ｓ１’は、第３の部位Ｓ３’に、第５の部位Ｓ５’に及び第７の部位Ｓ７’に平行であり、第２の部位Ｓ２’は、第４の部位Ｓ４’に、第６の部位Ｓ６’に及び第８の部位Ｓ８’に平行である。
２つのダイポールは、第１のダイポール１Ａの第１の部位Ｓ１が第２のダイポール１Ｂの第１の部位Ｓ１’に平行であり、第１のダイポール１Ａの第２の部位Ｓ２が第２のダイポール１Ｂの第２の部位Ｓ２’に平行であるような方法で配置される。
開示される第１の実施形態では、各々のダイポールの長さは１９．３８８７μｍであり、アンテナが０．３μｍの厚さを有し、金属材料の、好ましくは金の導電性層を含め（下記に説明するような）複数の層を含む。
図２Ｂは、アンテナのグループの２つのアンテナダイポール１の各々の部位の長さを示す。
図２Ｂに示したすべての値は、μｍで表現される。
下記が各々の部位の長さである第１のダイポール１Ａに関して、
第１の部位Ｓ１の長さが１．８５０８μｍであり、
第２の部位Ｓ２の長さが４．７７５μｍであり、
第３の部位Ｓ３の長さが３．５２５８μｍであり、
第４の部位Ｓ４の長さが３．４３０６μｍであり、
第５の部位Ｓ５の長さが２．３６９６μｍであり、
第６の部位Ｓ６の長さが２．１４２７μｍであり、
第７の部位Ｓ７の長さが１．３７５７μｍであり、
第８の部位Ｓ８の長さが０．９０８２μｍである。
下記が各々の部位の長さである第２のダイポール１Ｂに関して、
第１の部位Ｓ１’の長さが１．７５２３μｍであり、
第２の部位Ｓ２’の長さが４．７２７３μｍであり、
第３の部位Ｓ３’の長さが３．５２５８μｍであり、
第４の部位Ｓ４’の長さが３．４３６７μｍであり、
第５の部位Ｓ５’の長さが２．３６５２μｍであり、
第６の部位Ｓ６’の長さが２．１４１４μｍであり、
第７の部位Ｓ７’の長さが１．３９１１μｍであり、
第８の部位Ｓ８’の長さが０．９２４２μｍである。
前記ダイポールの幅に関して、第１のダイポールの各々の部位の幅は、０．３５２１μｍであり、第２のダイポールの各々の部位の幅に等しい。
さらにその上、第１の１°及び第２のダイポール１Ｂは、それぞれの第１の端部１１Ａ、１１Ｂ及びそれぞれの第２の端部１２Ａ，１２Ｂを有する。
第１のダイポール１Ａの第１の端部１１Ａは、第１のダイポールそれ自体の第１の部位Ｓ１に接続され、第１のダイポール１Ａの第２の端部１２Ａは、第１のダイポールそれ自体の第８の部位Ｓ８に接続される。
第１の端部１１Ａの長さは０．９５２８μｍ（０．６００７μｍ＋０．３５２１μｍ）であり、第１の端部１１Ａの幅は０．５０５８μｍである。
第２のダイポール１Ｂの第１の端部１１Ｂは、第２のダイポールそれ自体の第１の部位Ｓ１’に接続され、第２のダイポール１Ｂの第２の端部１２Ｂは、第２のダイポールそれ自体の第８の部位Ｓ８’に接続される。
第１の端部１１Ｂの長さは０．７６７６μｍであり、第１の端部１１Ｂの幅は０．５０５８μｍである。
アンテナの第１のダイポール１Ａの第２の端部１１Ｂは、同じアンテナの第２のダイポール１Ｂの第２の端部１２Ｂに面しており、前記アンテナの第２のダイポール１Ｂの第１の端部１１Ｂは、前記アンテナに引き続き配列され、直列に接続され、アンテナの同じグループに属するさらなるアンテナの第１のダイポール１Ａの第１の端部１１Ａに接続される。
第１のダイポール１Ａの第２の端部１２Ａと第２のダイポール１Ｂの第２の端部１２Ｂとの間の距離は、０．２２μｍである。
図２Ｃは、互いに平行であり、アンテナのグループのアンテナ１の２つのダイポールの異なる部位同士の間の距離を示す。
図２Ｃに示したすべての数値は、μｍで表現される。
ダイポール同士の間の距離及びダイポール厚さは、アンテナそれ自体の共振を最適化するためにダイポール同士の間に誘電容量を作り出すような方法で選択される。
第１のダイポール１Ａの第１の部位Ｓ１と第２のダイポール１Ｂの第３の部位との間の距離は０．３１０８μｍである。
第１のダイポールの第２の部位Ｓ２と第２のダイポールの第４の部位Ｓ４’との間の距離は０．７７３０μｍである。
第１のダイポール１Ａの第３の部位Ｓ３と第２のダイポールの第１の部位Ｓ１’との間の距離は０．３０９２μｍである。
第１のダイポール１Ａの第３の部位Ｓ３と第２のダイポール１Ｂの第５の部位Ｓ５’との間の距離は０．３１１０μｍである。
第１のダイポール１Ａの第４のＳ４と第２のダイポール１Ｂの第２の部位Ｓ２’との間の距離は０．２７５０μｍである。
第１のダイポール１Ａの第４の部位Ｓ４と第２のダイポール１Ｂの第６の部位Ｓ６’との間の距離は０．２７０４μｍである。
第１のダイポール１Ａの第５の部位Ｓ５と第２のダイポール１Ｂの第３の部位Ｓ３’との間の距離は０．３１０６μｍである。
第１のダイポール１Ａの第５の部位Ｓ５と第２のダイポールの第７の部位Ｓ７’との間の距離は０．３３０８μｍである。
第１のダイポール１Ａの第６のＳ６と第２のダイポール１Ｂの第４の部位Ｓ４’との間の距離は０．２７０６μｍである。
第１のダイポール１Ａの第６の部位Ｓ６と第２のダイポール１Ｂの第８の部位Ｓ８’との間の距離は０．１３７０μｍである。
第１のダイポール１Ａの第７の部位Ｓ７と第２のダイポール１Ｂの第５の部位Ｓ５’との間の距離は０．３１２６μｍである。
第１のダイポール１Ａの第８の部位Ｓ８と第２のダイポール１Ｂの第６の部位Ｓ６’との間の距離は０．１４５０μｍである。
第１のダイポール１Ａの第８の部位Ｓ８と第２のダイポール１Ｂの第７の部位Ｓ７’との間の距離は０．３１１８μｍである。
図３は、アンテナのグループのアンテナ１の積層された構造を示す。
前記アンテナ１は、底部から頂部へ連続して配置された次の層、即ち、
支持層１００、
誘電体層１１０、
金属材料の、好ましくはクロムの補強層１２０、
金属材料の、好ましくは金の導電性層１３０
を含む。
特に、誘電体層１１０は、第１の表面１１０Ａ及び前記第１の表面１１０Ａとは反対側を向いた第２の表面１１０Ｂを含む。
クロムの補強層１２０は、誘電体層１１０の第１の表面１１０Ａと接触しており、支持層１００は、誘電体層の第２の表面１１０Ｂと接触している。
導電性層１３０は、金が優れた導電体であるという理由で金である。導電性層１３０は、金が卓越した導電体であるという理由で金から作られる。しかしながら、金の前記導電性層は、曲げを受けた場合に、変形する又は破壊することさえあり、電流の通過を遮るリスクをともなう。結果として、アンテナの構造は、金の前記導電性層を補強するためクロムの補強層１２０を設ける。
前記誘電体層は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）であることが好ましい。
前記支持層１００は、ポリエチレン又はポリカーボネートなどの高分子材料であることがさらに好ましい。
特に、前記支持層は、次の群、即ち、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエステル織布、シクロオレフィン共重合体内から選択される材料、好ましくはトパスであってもよい。
高分子材料は、所定の程度の柔軟性を支持層に与え、前記支持層が前記アンテナの大部分を構成することを可能にする。
補強層１２０及び導電性層１３０に特に関して、補強層１２０が誘電体層１１０上にリソグラフィで形成されること、及び導電性層１３０が補強層１２０上にリソグラフィで形成されることが好ましい。
図４に示した代替形態では、各々のアンテナ１は、底部から頂部へ連続して配置された次の層、即ち、
支持層１００、
誘電体層１１０、
金属材料の、好ましくはアルミニウム又は銅の導電性層１３０’
を含む。
特に、前記導電性層１３０’は、前記誘電体層１１０の第１の表面１１０Ａと接触しており、前記支持層１００は、前記誘電体層１１０の第２の表面１１０Ｂと接触している。
言い換えると、このような代替形態では、金の導電性層１３０及びクロムの補強層１２０が、アンテナの構造には存在せず、アルミニウム又は銅の導電性層１３０’で置き換えられる。
アルミニウム又は銅の導電性層の存在は、アンテナの製造コストの削減を可能にする。
導電性層１３０’に特に関して、前記導電性層１３０’が誘電体層１１０上にリソグラフィで形成されることが好ましい。
図５は、アンテナのグループにより生成された交流電流を連続電流へ変えるために構成された整流器２の構造の概略図であり、これを介して前記整流器に接続されたすべての負荷が電力を供給されることが可能である。
整流器２に関して、前記整流器２は、量子ダイオードを備え、前記量子ダイオードは、
第１の表面２１Ａ及び前記第１の表面２１Ａとは反対側を向いた第２の表面２１Ｂを含む第１の誘電体層２１であって、前記第１の誘電体層２１が前記電磁波の波長の４分の１と等しい厚さを有する、第１の誘電体層２１と、
アンテナ１の導電性層１３０の金属材料とは異なる第１の金属材料から作られた第１の電極又はカソード２２であって、前記第１の電極２２が前記第１の誘電体層２１の第１の表面２１Ａと部分的に接触しており、且つ前記アンテナ１、１’と（特に前記アンテナ１の第１のダイポール１Ａと）部分的に接触しており、断面では、前記第１の電極２２が、第１の高さＨ１を有し、第１の誘電体層２１の第１の表面２１Ａと接触している第１の端部及び前記第１の端部とは反対にある第２の端部をともなう第１の側２２１、第１の誘電体層２１の第１の表面２１Ａと接触している第１の端部及び前記第１の端部とは反対にある第２の端部をともなう第２の側２２２、並びに前記第１の側２２１の第２の端部を前記第２の側２２２の第２の端部に接続している第３の側２２３を有し、前記第３の側２２３は、前記第１の側及び前記第３の側が接触点Ｐを有するような方法で前記第１の側２２１の第２の端部と接触している第１の端部を有する、第１の電極又はカソード２２と、
第１の部分２３１を含む第２の誘電体層２３であって、前記第１の部分が、前記第１の電極２２の前記第３の側２２３のある部位と及び前記アンテナ１のある部位と（特に前記アンテナ１の第１のダイポール１Ａと）接触している第１の部位２３１Ａと、前記第１の電極２２の前記第１の側２２１と接触している第２の部位２３１Ｂと、前記第１の誘電体層２１の第１の表面２１Ａのある部位と接触している第３の部位２３１Ｃとを含む、第２の誘電体層２３と、
前記アンテナ１の導電性層の金属材料と等しい第２の金属材料から作られ、第２の電極２４が前記第２の誘電体層２３の前記第１の部分２３１によって前記第１の電極２２から分離されるように、前記第２の層誘電体２３の第１の部分と部分的に接触している第２の電極又はアノード２４であって、断面では、前記第２の電極２４が前記第１の電極２２の第１の高さＨ１よりも大きい第２の高さＨ２を有する、第２の電極又はアノード２４と
を含む。
特に、第１の電極２２の前記第１の側２２１及び前記第３の側２２３は、各々のアンテナ１が電磁波の周波数で共振するときに、電子のそれぞれの量が前記接触点に応じて第２の誘電体層２３をトンネル効果でジャンプして前記第１の電極２２から前記第２の電極２４へと移動するように、前記第１の側及び前記第３の側が０°よりも大きく９０°以下の角度を形成するような方法で配置される。
結果として、このようなトンネル効果は量子トンネル効果であり、電子の前記量は、電子のこのような量が前記第２の誘電体層２３のさらなるジャンプを通して第１の電極２２まで戻る可能性なしに、第２の電極２４に達するように前記第２の誘電体層２３を通過することができる。
高い周波数では、第１の電極２２から第２の電極２４への電子の前記量のジャンプは、一旦第２の電極２４に達すると、電子の前記量が一方向経路を続けるように、（ナノ秒のオーダーの）時間Δｔ内に行われる。
量子ダイオードがある量の熱及び接合ダイオードに関して無関係である量のエネルギーを消散させるので、前記量子ダイオードは加熱せず、前記接合ダイオードに対してエネルギーの点でより効率的であることが有利である。
交流電流から連続電流への変換の際により大きな効率を得るために、単一の点、即ち前記接触点Ｐに応じて第１の電極２２から第２の電極２４への電子の通過を容易にし、電子の消散を減少させるために、前記角度は、５°と３０°との間であることが好ましい。
開示される第１の実施形態では、前記第１の電極２２は、アンテナ１の第１のダイポール１Ａと部分的に接触しているが、本発明の範囲から逸脱せずに、アンテナ１の第２のダイポール１Ｂと接触していてもよい。
さらにその上、前記誘電体層２３は、第１の部分２３１から間隔を空けた第２の部分２３２を含み、前記第２の部分２３２が、前記第１の電極２２の前記第３の側２２３のさらなるある部位と接触している第１の部位２３２Ａ、前記第１の電極２２の前記第２の側２２２と接触している第２の部位２３２Ｂ、前記第１の誘電体層２１の第１の表面２１Ａのさらなる部位と接触している第３の部位２３２Ｃを含む。
前記第２の部分２３２と前記第１の部分２３１との間の距離、特に、前記第１の部分２３１の第１の部位２３１Ａと前記第２の部分２３２の第１の部位２３２との間の距離は、７０ｎｍと１００ｎｍとの間である。
さらにその上、開示される第１の実施形態では、第１の誘電体層２１は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）から作られ、第１の電極２２が作られる第１の金属材料は、クロムであり、第２の誘電体層２３は、三酸化二アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）から作られ、第２の電極２４が作られる第２の金属材料は、金である。
代替形態では、第２の誘電体層２３に関して、三酸化二アルミニウムは、本発明の範囲から逸脱せずに、二酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）により置き換えられてもよい。
その上、前記第２の誘電体層の厚さは、第１の電極２２から第２の電極２４へと移動する電子が前記第２の電極に達した後で、電子が第１の電極へ戻ることを防止するような方法で選択される。
前記第２の誘電体層２３の厚さは、１．５ｎｍと４ｎｍとの間、好ましくは２ｎｍであってもよい。
既に述べたように、整流器２は、交流電流を連続電流に変えるための量子ダイオードを備える。
特に、述べたように、前記ダイオードは、量子ダイオードであり、高速で交流電流を連続電流へと整流するように構成されるような構造を有する。
これは、量子ダイオードの構造の非対称性のためであり、前記構造の非対称性は、第１の電極２２と第２の電極２４との間の金属材料の違いにより与えられ、第１の電極２２と第２の電極２４との間に高さの違いを与える。
さらにその上、前記量子ダイオードは、前記第１の誘電体層２１の第２の表面２１Ｂと接触して配置された支持層２０を含む。
第１の代替形態では、前記支持層２０は、所定の程度の柔軟性を有することができ、次の群、即ち、ポリエチレン、ポリエステル織布内で選択される材料であってもよい。
第２の代替形態では、前記支持層２０は、所定の程度の剛性を有することができ、次の群、即ち、ガラス、プレキシガラスから選択される材料であってもよい。
図６に示した変換器の第２の実施形態では、第１の実施形態とは違って、アンテナのグループの各々のアンテナ１は、赤外スペクトルに属し、１１．２μｍに等しい波長（ほぼ２６ＴＨｚに相当する周波数）を有する電磁波と共振するように構成され、ここでは前記波長が可視スペクトルに属する波長に近い値を有する。
開示される第２の実施形態では、前記変換器のアンテナのグループは、行列５×６に従って配置された３０個のアンテナ１’と、第５行及び第６列により特定された前記行列内の位置を占める、アンテナに直列に接続された整流器２とを備える。
しかしながら、アンテナの前記グループが３０個のアンテナを含むことも前記アンテナが行列に従って配置されることのいずれも必ずしも必要ではない。
例えば、アンテナの前記グループは、本発明の範囲から逸脱せずに、任意の数で、行を形成するように軸線に沿って配置された複数のアンテナを備えることができる。
各々のアンテナ１’は、第１のダイポール１Ａ’及び第２のダイポール１Ｂ’を備え、楕円形の渦巻きを形成するような方法で実質的に成形された幾何学的構造を有する。
実際に、前記第１のダイポール１Ａ’及び前記第２のダイポール１Ｂ’は、これら自体曲げられ、楕円形の渦巻きを形成するような方法で配置される。
特に、前記第１のダイポール１Ａ’及び前記第２のダイポール１Ｂ’は、それぞれの第１の端部１１Ａ’、１１Ｂ’及びそれぞれの第２の端部１２Ａ’、１２Ｂ’を有する。
アンテナ１’の第２のダイポール１Ｂ’の第２の端部１２Ｂ’は、第１のダイポール１Ａ’の端部部位に面し、同じアンテナの第１のダイポール１Ａ’の第２の端部１２Ａ’の近くに配置され、前記アンテナの第２のダイポール１Ｂ’の第１の端部１１Ｂ’は、さらなるアンテナの第１のダイポール１Ａ’の第１の端部１１Ａ’に接続され、前記アンテナに引き続き配列され直列に接続される。
図７Ａは、第１のダイポール１Ａ’の第１の端部１１Ａ’と第２のダイポール１１Ｂ’の第１の端部との間の距離の値、第１のダイポール１Ａ’の第２の端部１２Ａ’と第２のダイポール１Ｂ’の第２の端部１２Ｂ’との間の距離の値、及び第１のダイポール１Ａ’の所定の点と第２のダイポール１Ｂ’の所定の点との間の距離の値を示す。
図７Ａに示したすべての数値は、μｍで表現される。
図７Ａに示したように、第１のダイポール１Ａ’の第２の端部１２Ａ’と第２のダイポール１Ｂ’の第２の端部１２Ｂ’との間の距離は０．２μｍである。
（前記第１のダイポール１Ａ’及び前記第２のダイポール１Ｂ’を含んでいる）前記アンテナ１’の形状は、２．５３μｍに等しい基部及び２．５５μｍに等しい高さを有する長方形に内接するようなものである。
特に、第１のダイポール１Ａ’の第１の端部１１Ａ’及び第２のダイポール１Ｂの第１の端部１１Ｂ’は、第１の軸線Ａ上に配置され、所定の第１の点Ｄ１と所定の第２の点Ｄ２との間の距離が、前記第１の軸線Ａに垂直であり、第１のダイポール１Ａ’の第２の端部を通る第２の軸線Ｂ上に配置され、２．５５μｍに等しい。
図７Ｂは、第１のダイポール１Ａ’の端部１１Ａ’から第１のダイポール１Ａ’の第２の端部１２Ａ’へ第１の方向にアンテナ１’の第１のダイポール１Ａ’と第２のダイポール１Ｂ’との間の距離をどのように変更するか、及び第２のダイポール１Ｂ’の第１の端部１１Ｂ’から第２のダイポール１２Ｂ’の第２の端部へ第２の方向に同じアンテナの第２のダイポール１Ｂ’と第１のダイポール１Ａ’との間の距離をどのように変更するかを示す。
図７Ｂのすべての数値は、μｍで表現される。
図７Ｂから分かるように、第１のダイポール１Ａ’と第２のダイポール１Ｂ’との間の距離は、第１のダイポール１Ａの第１の端部１１Ａ’から第１のダイポールそれ自体の第２の端部１２Ａ’へ、第１の方向に０．２７μｍに等しい第１の値から０．４０μｍに等しい第２の値へと増加する。
第２のダイポール１Ｂ’と第１のダイポール１Ａ’との間の距離は、第２のダイポール１Ｂ’の第１の端部１１Ｂ’から第２のダイポールそれ自体の第２の端部１２Ｂ’へ、第２の方向に０．３３μｍに等しい第１の値から０．４０μｍに等しい第２の値へと増加する。
図７Ｃは、アンテナ１’の第１のダイポール１Ａ’のいくつかの部位の幅及び第２のダイポール１Ｂ’のいくつかの部位の幅を示す。
図７Ｃに示したすべての数値は、μｍで表現される。
図７Ｃから分かるように、第１のダイポール１Ａ’の幅は、所定の部位に向けて第１の端部１１Ａ’から増加し、次いで第１のダイポールそれ自体の第２の端部１２Ａ’へ向かって次第に減少する。
第１のダイポール１Ａ’の幅は、実質的に第２の端部１２Ａ’のところの０．０４μｍに等しい第１の値から実質的に第１のダイポールの４分の１のところに配置されたある部位における０．２５μｍに等しい第２の値に至るまで増加し、次いで前記第２の値から実質的に第１のダイポールの４分の３のところに配置されたある部位における０．２２μｍに等しい第３の値に至るまで減少し、前記第３の値から第２のダイポール１Ｂ’の第１の端部１１Ｂの近くでの０．１６μｍに等しい第４の値に至るまで減少する。
第２のダイポール１Ｂ’の幅は、実質的に第１の端部１１Ｂ’のところの０．００４μｍに等しい第１の値から第２のダイポールの４分の１のところに実質的に配置されたある部位における０．２５μｍに等しい第２の値まで増加し、次いで前記第２の値から第２のダイポールの４分の３のところに実質的に配置されたある部位における０．１５μｍに等しい第３の値に至るまで減少し、前記第３の値から第２のダイポール１Ｂ’の第２の端部１２Ｂ’の近くでの０．１６μｍに等しい第４の値に至るまで減少する。
上に開示した実施形態に関して、各々のアンテナは、ナノテクノロジにより実行されることが好ましい。
さらにその上、アンテナ１、１’が平面アンテナであることが好ましい。
さらにその上、各々のアンテナの厚さは、０．３μｍと０．５μｍとの間であってもよく、アンテナが量子ダイオードの抵抗の値よりも大きな値を有するインピーダンスを有するために０．３μｍであることが好ましい。特に、開示した実施形態では、このような厚さを用いると、３７０Ωと等しい又は実質的に等しい値を有するインピーダンスを得ることが可能であり、第２の誘電体層の誘電材料により提供される量子ダイオードの抵抗は、１４０Ωと１８０Ωとの間の値を有する。
図８は、電磁波を連続電流に変換するための変換システムを示す。
前記変換システムは、第１の実施形態を参照して開示したような第１の変換器と、第２の実施形態を参照して開示したような第２の変換器とを備え、前記第２の変換器が第１の変換器の整流器に直列に接続される。
しかしながら、前記変換システムは、互いに直列に接続された任意の数の変換器を備えることができ、前記変換器が、アンテナのそれぞれのグループの一部であるアンテナの形状の点から互いに同一であってもよく（例えば、各々の変換器がアンテナのグループを有することができ、そのアンテナが角型の渦巻きの幾何学的な構造、若しくは楕円形の渦巻きの幾何学的な構造を有する、又はアンテナのグループの各々のアンテナがダイポールだけを含むことができ）、同じ数のアンテナ又は互いに異なる数のアンテナを有することができる。
既に述べたように、本発明の目的である変換器は、電磁自然波又は人工波から連続電流を生成することを可能にし、これによって、前記変換器に接続されたすべての負荷に電力を供給することが可能であることが有利である。
特に、前記変換器により、様々な周波数を有する電磁波を連続電流に変換することが可能である。
結果として、ラジエータ又はモータなどの熱を生成することが可能ないずれかのデバイスの熱により生成された電磁波もまた、連続電流に変換されることが可能である。
第２の利点は、前記変換器が単純な構造及びその結果として低い製造コスト、並びに低い据え付け工事費を有するという事実により与えられる。
第３の利点は、前記変換器が昼間及び夜間の両方で気象条件とは無関係に連続電流を生成することが可能であるという事実により与えられる。
第４の利点は、外部環境での使用中に、変換器が電磁波をとらえることだけで十分であるという理由で、前記変換器が所定の向きに据え付けられる必要がなく、移動手段が太陽の位置に応じて前記変換器を動かすために設けられる必要がないことである。
さらなる利点は、前記変換器が極端に減少させた厚さを有する軽い構造を有し、並びに環境に優しいという事実により与えられる。
本発明は、本発明の好ましい実施形態に従って、限定の目的ではなく例示のために説明されてきているが、変形形態及び／又は修正形態が、別記の特許請求の範囲に従って規定されるように、本発明の範囲から逸脱せずに、当業者によって実行され得ることを理解されたい。

Claims (15)

  1. １ｍｍと４００ｎｍとの間の波長を有する電磁波を連続電流に変換するための変換器であって、
    電磁波をとらえ、前記電磁波の周波数に等しい周波数を有する交流電流を生成するように、前記電磁波の前記周波数において共振するように構成された少なくとも１つのアンテナ（１、１’）と、
    前記交流電流を連続電流へと変えるための少なくとも１つの整流器（２）であって、前記少なくとも１つの整流器（２）が、前記アンテナ（１、１’）に直列に接続されている、少なくとも１つの整流器（２）と、
    を具備し、
    前記アンテナ（１、１’）が、
    前記電磁波の前記波長の４分の１と等しい厚さを有する誘電体層（１１０）と、
    金属材料の導電性層（１３０、１３０’）と、
    を備え、
    前記整流器（２）が、量子ダイオードを備え、前記量子ダイオードが、
    第１の表面（２１Ａ）及び前記第１の表面（２１Ａ）とは反対側を向いた第２の表面（２１Ｂ）を含む第１の誘電体層（２１）であって、前記第１の誘電体層（２１）が、前記電磁波の前記波長の４分の１と等しい厚さを有する、第１の誘電体層（２１）と、
    前記アンテナ（１、１’）の前記導電性層（１３０、１３０’）の前記金属材料とは異なる第１の金属材料から作られた第１の電極又はカソード（２２）であって、前記第１の電極（２２）が、前記第１の誘電体層（２１）の前記第１の表面（２１Ａ）と部分的に接触しており、且つ前記アンテナ（１、１’）と部分的に接触しており、断面では、前記第１の電極（２２）が、第１の高さ（Ｈ１）を有し、前記第１の誘電体層（２１）の前記第１の表面（２１Ａ）と接触している第１の端部及び前記第１の端部とは反対にある第２の端部をともなう第１の側（２２１）、前記第１の誘電体層（２１）の前記第１の表面（２１Ａ）と接触している第１の端部、及び前記第１の端部とは反対にある第２の端部をともなう第２の側（２２２）、並びに前記第１の側（２２１）の前記第２の端部を前記第２の側（２２２）の前記第２の端部に接続している第３の側（２２３）を有し、前記第３の側（２２３）は、前記第１の側及び前記第３の側が接触点（Ｐ）を有するような方法で前記第１の側（２２１）の前記第２の端部と接触している第１の端部を有する、第１の電極又はカソード（２２）と、
    第１の部分（２３１）を含む第２の誘電体層（２３）であって、前記第１の部分が、前記第１の電極（２２）の前記第３の側（２２３）のある部位と接触している第１の部位（２３１Ａ）と、前記第１の電極（２２）の前記第１の側（２２１）と接触している第２の部位（２３１Ｂ）と、前記第１の誘電体層（２１）の前記第１の表面（２１Ａ）のある部位と接触している第３の部位（２３１Ｃ）とを含む、第２の誘電体層（２３）と、
    前記アンテナ（１、１’）の前記導電性層（１３０、１３０’）の前記金属材料と等しい第２の金属材料から作られ、第２の電極（２４）が前記第２の誘電体層（２３）の前記第１の部分（２３１）によって前記第１の電極（２２）から分離されるように、前記第２の層誘電体（２３）の前記第１の部分と部分的に接触している第２の電極又はアノード（２４）であって、断面では、前記第２の電極（２４）が、前記第１の電極（２２）の前記第１の高さ（Ｈ１）よりも大きい第２の高さ（Ｈ２）を有する、第２の電極又はアノード（２４）と、
    を含み、
    前記第１の側（２２１）及び前記第３の側（２２３）は、各々のアンテナ（１、１’）が前記電磁波の前記周波数で共振し、電子のそれぞれの量が前記接触点（Ｐ）に応じて前記第２の誘電体層（２３）をトンネル効果でジャンプして前記第１の電極（２２）から前記第２の電極（２４）へと移動するように、前記第１の側（２２１）及び前記第３の側（２２３）が、０°よりも大きく、且つ９０°以下の角度を形成するような方法で、配置される、変換器。
  2. 前記角度が、５°と３０°との間であることを特徴とする、請求項１に記載の変換器。
  3. 前記第２の誘電体層（２３）が、１．５ｎｍ～４ｎｍの範囲にわたる厚さを有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の変換器。
  4. 前記第２の誘電体層（２３）が、前記第１の部分（２３１）から間隔を空け、前記第１の電極（２２）の前記第３の側（２２３）のさらなる部位と接触している第１の部位（２３２Ａ）、前記第１の電極（２２）の前記第２の側（２２２）と接触している第２の部位（２３２Ｂ）、前記第１の誘電体層（２１）の前記第１の表面（２１Ａ）のさらなる部位と接触している第３の部位（２３２Ｃ）を含む第２の部分（２３２）を備えることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の変換器。
  5. 前記第２の部分（２３２）と前記第１の部分（２３１）との間の距離が、７０ｎｍと１００ｎｍとの間であることを特徴とする、請求項４に記載の変換器。
  6. 前記量子ダイオードが、前記第１の誘電体層（２１）の前記第２の表面（２１Ｂ）と接触して配置された支持層（２０）を含むことを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の変換器。
  7. 前記量子ダイオードの前記支持層（２０）が、次の群、即ち、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエステル織布、シクロオレフィン共重合体から選択される材料から作られることを特徴とする、請求項６に記載の変換器。
  8. 前記支持層（２０）が、次の群、即ち、ガラス、プレキシガラスから選択される材料から作られることを特徴とする、請求項６に記載の変換器。
  9. 前記第１の誘電体層（２１）が二酸化ケイ素から作られ、
    前記第１の電極（２２）がクロムであり、
    前記第２の誘電体層（２３）が三酸化二アルミニウム又は二酸化ハフニウムから作られ、
    前記第２の電極（２４）が金から作られることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の変換器。
  10. 前記アンテナ（１、１’）の前記誘電体層（１１０）が、第１の表面（１１０Ａ）及び前記第１の表面（１１０Ａ）とは反対側を向いた第２の表面（１１０Ｂ）を有することと、
    前記アンテナ（１、１’）が、
    前記誘電体層（１１０）の前記第１の表面（１１０Ａ）と接触している補強層（１２０）と、
    前記誘電体層（１１０）の前記第２の表面（１１０Ｂ）と接触している支持層（１００）と、
    を含むことと、
    前記導電性層（１３０）が、前記補強層（１２０）と接触して配置されていること、を特徴とする、請求項１～９のいずれか一項に記載の変換器。
  11. 前記アンテナ（１、１’）の前記誘電体層（１１０）が、第１の表面（１１０Ａ）及び前記第１の表面（１１０Ａ）とは反対側を向いた第２の表面（１１０Ｂ）を有することと、
    前記アンテナ（１）が、
    前記誘電体層（１１０）の前記第２の表面（１１０Ｂ）と接触している支持層（１００）を含むことと、
    前記導電性層（１３０’）が、前記誘電体層（１１０）の前記第１の表面（１１０Ａ）と接触して配置されていること、を特徴とする、請求項１～９のいずれか一項に記載の変換器。
  12. 前記アンテナ（１、１’）の前記支持層（１００）が、次の群、即ち、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエステル織布、シクロオレフィン共重合体から選択される材料から作られることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の変換器。
  13. 前記誘電体層（１１０）が、二酸化ケイ素から作られることを特徴とする、請求項１０～１２のいずれか一項に記載の変換器。
  14. 前記アンテナ（１、１’）が、第１のダイポール（１Ａ、１Ａ’）及び第２のダイポール（１Ｂ、１Ｂ’）を備え、前記アンテナ（１、１’）が平面アンテナであることを特徴とする、請求項１～１３のいずれか一項に記載の変換器。
  15. 前記アンテナ（１、１’）の厚さが、０．３μｍと０．５μｍとの間であることを特徴とする、請求項１～１４のいずれか一項に記載の変換器。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115313033A (zh) * 2022-07-29 2022-11-08 四川大学 一种用于携能通信的微带/整流超表面天线

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010239233A (ja) 2009-03-30 2010-10-21 Toyota Central R&D Labs Inc アンテナ装置
US20100284086A1 (en) 2007-11-13 2010-11-11 Battelle Energy Alliance, Llc Structures, systems and methods for harvesting energy from electromagnetic radiation
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Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4360741A (en) * 1980-10-06 1982-11-23 The Boeing Company Combined antenna-rectifier arrays for power distribution systems
JPH09199935A (ja) * 1996-01-12 1997-07-31 Eikichi Yamashita 共平面型スロットアンテナ
US20070240757A1 (en) * 2004-10-15 2007-10-18 The Trustees Of Boston College Solar cells using arrays of optical rectennas
US8299655B2 (en) * 2010-01-04 2012-10-30 Scitech Associates Holdings, Inc. Method and apparatus for an optical frequency rectifier
EP2789095A4 (en) * 2011-12-09 2015-08-19 Redwave Energy Inc SYSTEM AND METHOD FOR CONVERTING ELECTROMAGNETIC RADIATION TO ELECTRICAL ENERGY
US8847824B2 (en) * 2012-03-21 2014-09-30 Battelle Energy Alliance, Llc Apparatuses and method for converting electromagnetic radiation to direct current
JP6095284B2 (ja) * 2012-06-27 2017-03-15 キヤノン株式会社 ショットキーバリアダイオード及びそれを用いた装置
US9647768B2 (en) * 2012-11-30 2017-05-09 Planxwell Ltd. Monolithic optical receiver and a method for manufacturing same
RU172089U1 (ru) * 2017-04-04 2017-06-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук Устройство для визуализации объектов путем облучения электромагнитным полем СВЧ диапазона

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100284086A1 (en) 2007-11-13 2010-11-11 Battelle Energy Alliance, Llc Structures, systems and methods for harvesting energy from electromagnetic radiation
JP2010239233A (ja) 2009-03-30 2010-10-21 Toyota Central R&D Labs Inc アンテナ装置
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