В 1989 году творческий потенциал Теслы в области высоких частот достиг своего пика. От своих начальных идей в 1890г. и первых исследовательских шагов, он работал с такой интенсивностью, что многие из изобретений и открытий, которые он дал миру к этому времени остались непревзойденными до сегодняшнего дня. Даже потеря его лаборатории на Пятой Авеню в 1895г., серьезный удар для него, не могла надолго его остановить. Он скоро возобновил свои эксперименты в новой лаборатории на Хаустон стрит, продолжая делать новые открытия и изобретения, внедряя их с неослабевающей энергией.

Многофазная система Теслы по существу решила задачу генерирования, передачи и использования электрической энергии. Когда он начал работать с высокими частотами, он почти немедленно ощутил их обширные возможности для беспроводной передачи "понятных сигналов и, возможно, энергии". Он действовал по практической разработке своих первых идей 1891 – 1893 годов такими темпами, что уже к 1897 году запатентовал систему для беспроводной передачи энергии и аппарат, основанный на этой системе. Незадолго до этого, во время церемонии открытия Ниагарской гидроэлектростанции, в то время когда весь мир обсуждал многофазную систему Теслы, позволявшей передавать электрическую энергию на расстояние, он заявил: "Фактически, прогресс в этой области дал мне свежую надежду на исполнение моей заветной мечты – передачи энергии от станции к станции без применения каких-либо проводов”.

Постоянно руководствуясь правилом, что идеи должны проверяться экспериментально, Тесла приступил к созданию мощного высокочастотного генератора и проведению экспериментов по беспроводной передаче энергии. Музей Николы Тесла в Белграде располагает собственной фотографией Теслы, который подтверждает, что эксперимент, описанный в патенте "Система передачи электрической энергии”, действительно был осуществлен в присутствии Главного Ревизора американского Бюро патентов. Для экспериментального подтверждения своего метода беспроводной передачи энергии "через естественные среды” в глобальном масштабе, Тесла нуждался во все более высоких напряжениях и больших помещениях. (В лаборатории на Хаустон стрит он создавал напряжения 2-4 мегавольта, используя высокочастотный трансформатор с диаметром катушки 244 см). И к концу 1898г. он начал искать место для новой лаборатории.

В середине 1899 года он, наконец, выбрал Колорадо Спрингс - плато около 2000 м. над уровнем моря, где он установил навес, достаточно большой, чтобы расположить высокочастотный трансформатор с диаметром катушки 15 метров!

О прибытии Теслы в Колорадо Спрингс сообщали в прессе. Согласно Филадельфийской "Engineering Mechanics" Тесла прибыл туда 18-ого мая 1899г. (согласно тому, что покинул Нью-Йорк 11-ого мая 1899г.), с намерением выполнить интенсивные исследования в радиотелеграфии и свойств верхней атмосферы. В своей статье "Передача электрической энергии без проводов” (1904г.) Тесла пишет, что он прибыл в Колорадо Спрингс со следующими целями:

1. Разработать передатчик большой мощности;

2. Усовершенствовать способы сосредоточения и изоляции переданной энергии;

3. Установить законы распространения токов сквозь землю и атмосферу.

Ко времени переезда в Колорадо Спрингс, Тесла уже имел около десяти лет опыта работы с переменными токами высокой частоты. В 1889г., по возвращению из Питтсбурга, где он работал как консультант фирмы Вестингаус по разработке своей многофазной системы, он начал работу над строительством генератора переменного тока для того, чтобы генерировать токи намного более высоких частот, чем те, что применяются в обыкновенной энергетике. В 1890г. он подавал заявки на два патента генераторов переменного тока, работающих более чем на 10 кГц. Один из этих патентов был дополнением к методу для достижения тихой работы дуговых ламп, но это было фактически первым шагом к новому применению переменных токов, которые скоро стали известными как "токи Теслы". Генераторы переменного тока Теслы были важной вехой в электротехнике и стали прототипами для генераторов переменного тока, которые использовались почти четверть века спустя для управления мощными радиопередатчиками, и позже также для индуктивного нагрева.

Вскоре после того, как он начал исследования высоких частот, Тесла обнаружил их особое физиологическое воздействие и предложил возможность их медицинского применения. Он проделал большую работу по использованию переменного тока высокой частоты для электрического освещения посредством разряжённых газовых труб различных типов и форм. В течение 1891г. он огласил свои результаты в журналах, патентах и в своей знаменитой лекции к AIEE в Колумбийском Колледже. Эта лекция, собравшая выдающихся инженеров-электриков, принесла Тесле широкое признание и скоро сделала его всемирно известным. Этот успех также оказался должным критерием его убедительных экспериментов, которые доказывали свечение разряжённого газа в трубке, не связанной проводами с источником питания. Это был первый эксперимент, который демонстрировал беспроволочную передачу энергии, он отметил рождение идеи, которой Тесла должен был впоследствии посвятить большую часть своей жизни. Необходимое мощное электрическое поле было создано между пластинами конденсатора, подключенного ко вторичной обмотке высокочастотного трансформатора, который был связан через батарею конденсаторов с высокочастотным генератором переменного тока. Система работала лучше, когда первичные и вторичные цепи были в резонансе. Тесла также использовал резонансный трансформатор с искровым разрядником, осуществляя легкое и эффективное получение высокочастотного переменного тока из постоянного или низкочастотного тока. Этот генератор должен был сыграть ключевую роль в развитии высокочастотных разработок. Только несколько лет спустя среди аппаратов фактически каждой лаборатории физики, можно было найти агрегат под названием "катушка Теслы”.

Первое упоминание о высокочастотном колебательном контуре Теслы с воздушным трансформатором может быть найдена в патенте No.454622 от 23 июня 1891г.(заявка подана 25 апреля 1891 года) под названием "Система электрического освещения”. Генератор преобразует токи низкой частоты в "ток очень высокой частоты и очень высокого напряжения", который затем питает лампы с одиночным выводом (рис.2с).

Индукционная катушка PS производит высокое вторичное напряжение, которое заряжает конденсор С до возникновения искры через воздушный зазор разрядника a. Ток разряда течет сквозь воздушный зазор и первичную обмотку ВЧ катушки P’. В этом случае разряд конденсатора отличается от разряда через катушку с омическим сопротивлением, изученной Генри, и уже известной к тому времени. В генераторе Тесла энергия высокочастотных колебаний в первичной цепи постепенно переносится во вторичную цепь. Вторичная цепь содержит распределенную емкость вторичной обмотки, соединительные провода и емкость нагрузки, и является поэтому также резонансным контуром. После возбуждения вторичной цепи, запасенная энергия возвращается в первичную, затем обратно во вторичную, и так далее до тех пор пока потери не возрастут настолько, что это прервет искру в искровом промежутке первичной цепи. Тогда конденсатор С начнёт перезаряжаться от источника G через катушку индуктивности (трансформатор) PS. Обербек издал теоретический анализ генератора Теслы в 1895г.

Тесла представил много новой информации о своих генераторах с разрядником и о дальнейших исследованиях токов высокой частоты в лекции, которую он давал для IEE в феврале 1892 года, которую он впоследствии повторил в Лондоне, а затем в Париже. Он описал в подробностях конструкцию ВЧ трансформатора с воздушным сердечником и привлек внимание к факту, что вторичное напряжение не может даже приблизительно быть оценено из отношения первичное/вторичное (коэффициент трансформации). Тесла также проделал большую работу над усовершенствованиями искрового разрядника и описал несколько проектов, некоторые из которых были впоследствии приписаны другим авторам. В описании аппарата, которым он иллюстрировал эту лекцию, он объяснил несколько путей для того, чтобы прервать дугу - при помощи мощного магнитного поля; использования сжатого воздуха; последовательных множественных воздушных зазоров; одиночных или множественных воздушных зазоров с вращающимися дисками.

Он описывает, как должна быть отрегулирована емкость в первичных и вторичных цепях трансформатора PS, чтобы получить максимальный выход, заявляя о недостаточном внимании к данному фактору. Он экспериментально установил, что вторичное напряжение может быть увеличено прибавлением емкости, чтобы "компенсировать" индуктивность вторичной обмотки (резонансный трансформатор).

Он демонстрировал несколько однополюсных ламп, которые были связаны со вторичной обмоткой, описывая знаменитую лампу со щёткой-разрядником и выражая мнение, что это могло бы найти приложение на телеграфии (это была по сути электровакуумная лампа, в современном понимании  DED). Он отметил, что ВЧ ток легко проходит сквозь разрежённый газ, и предложил использовать это для управления двигателями и лампами на значительном расстоянии от источника; высокочастотный резонансный трансформатор являлся бы важнейшим узлом такой системы.

Он взят с оригинального рисунка Теслы, найденного в архиве музея Николы Теслы в Белграде. Согласно надписям, эти диаграммы "иллюстрируют различные способы использования высокочастотного генератора переменного тока в первом эксперименте в лаборатории на Гранд-стрит 1891-1892гг.” Вероятно, Тесла сделал их для доказательства своего приоритета в патентах. В них были опубликованы только некоторые из этих диаграмм, так что это был важный документ, проливающий свет на исключительно плодородный, но относительно небольшой известный период работы Теслы. Это, например, ясно из диаграмм, в которых он представил ВЧ трансформатор с открытой цепью антенны. Контуры, подобные изображенным на черт. 3с-4, были описаны в двух патентах, поданных в 1897 году на его аппарат и систему беспроводной передачи энергии (это патенты о применении генератора с искровым разрядником Теслы как альтернатива обычным ВЧ генераторам).

В феврале 1893 года Тесла прочел третью лекцию о токах высокой частоты в институте Франклина в Филадельфии и повторил ее в марте перед Национальной Ассоциацией Электрического освещения в Сэнт Луисе. Самая существенная часть этой лекции та, что относится к системе для "передачи сигналов или даже энергии на любое расстояние сквозь землю или окружающую среду”. То, что описывал Тесла, зачастую бралось за основу радиотехники, так как это воплощало принципиальные идеи фундаментального значения, а именно: принципы установления резонанса для обеспечения максимальной чувствительности и выборочного приема, индуктивная связь между возбудителем и колебательным контуром, схема антенны, в которой антенна представляется как емкостная нагрузка. Он также правильно отметил значение выбора высокой частоты и преимуществ непрерывной несущей для передачи сигналов на большие расстояния.

В целом между 1893 и 1897 годами Тесла семь раз заявлял и получал американские патенты на свой ВЧ генератор, один на ВЧ трансформатор, и восемь на различные типы регуляторов электрических цепей. В более поздней статье Тесла рассматривает свою работы над ВЧ генераторами и сообщает, что в течение восьми лет начиная с 1891 года он сделал никак не меньше пятидесяти типов генераторов на постоянном токе или переменном токе низкой частоты.

Наряду с работой по усовершенствованию ВЧ генераторов Тесла непрерывно исследовал области применения токов, которые они генерировали. Известна его работа над усовершенствованием генераторов для рентгеновских трубок, он сообщил об этом в ряде статей в 1896-1897 годах и в лекциях к Нью-Йоркской Академии наук. В лекции перед американской Гальвано-Терапевтической Ассоциацией в сентябре 1898г. в Буффало он описал применение генератора ВЧ для терапевтических и других целей. В том же году он огласил свой известный патент "Метод и аппарат для управления механизмом перемещения судов или транспортных средств”, который воплощает основные правила телемеханики – области, которая начала развиваться только несколько десятилетий после изобретений Теслы.

2-ого сентября 1897г. Тесла подал заявку на патент № 650343, впоследствии представленный как патент №645576 от 20 марта 1900 года и патент №649621 от 15 мая 1900г. В отличие от других радио-экспериментаторов того времени, которые работали также с затухающими колебаниями и очень высоких частотах, Тесла исследовал незатухающие колебания ВЧ малой амплитуды. В то время как другие преимущественно развивали аппарат Герца с искровым промежутком и резонансным контуром (Лоддж, Райи, Маркони и другие), улучшали приемник, вводя чувствительный когерер (Бранлай, Лоддж, Попов, Маркони и другие), он приступил к осуществлению своих идей 1892-1893 годов. Насколько далеко он продвинулся в подтверждении идей по беспроводной передаче энергии перед прибытием в Колорадо Спрингс можно увидеть из патента №645576.

Второй из двух патентов, которым Тесла защищал свой аппарат для беспроводной передачи энергии, известного как "система четырёх настроенных контуров”, является особенно важным в истории радио. Это было предметом длинного судебного процесса между Marconi Wireless Telegraph Company of America и США, предполагающий использование беспроводного устройства, которое посягало на патент Маркони №763772 от 28-го июня 1904г. Спустя 27 лет, американский Верховный Суд в 1943 году лишил законной силы фундаментальный патент радио Маркони как не содержащий того, чего не было в патентах предоставленных Лодджем, Теслой и Стоундом.

Тесла возлагал надежды на беспроводную передачу энергии в глобальном масштабе на том принципе, что газ при низком давлении является превосходным проводником для высокочастотных токов. Так при ограниченном давлении, когда газ становится хорошим проводником тем лучше, чем выше напряжение, он утверждал, что не будет необходимости поднимать металлический проводник на высоту около 15 миль над уровнем моря, поскольку слои атмосферы, которая может быть хорошим проводником, могут быть достигнуты проводником (фактически антенной) на много более малых высотах. "Выражаясь кратко, (см. патент №645576) мое существующее изобретение, основанное на этих открытиях, состоит в создании в одной точке ЭДС такого знака и величины, чтобы заставить ток пересекать верхние слои воздуха между точкой генерации и дистанционной точкой, в которой энергия может быть получена и использована”. Рис.1с доказывает, что Тесла действительно фактически выполнял экспериментальную демонстрацию передачи энергии сквозь разряжённый газ перед должностным лицом Бюро патентов. Из патента видно, что давление в трубе было между 120 и 150 mm Hg. При этом давлении и со схемой, настроенной в резонанс, эффект передачи энергии был достигнут при напряжении 2-4 МВ на передающей антенне. В заявке Тесла также требует патент на другой, подобный метод передачи, также используя Землю как один проводник и проводящие высокие слои атмосферы как другой.