一种无线能量传输发射装置、传输系统及传输方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及无线能量传输技术领域，提供一种无线能量传输发射装置、传输系统及传输方法，具有发射装置，包括：光学发射天线，该光学发射天线包括：第一正透镜；第二正透镜，所述第二正透镜与所述第一正透镜平行设置；伺服控制器，所述伺服控制器用于控制所述第一正透镜和所述第二正透镜之间的焦距；激光处理单元，用于对入射其内的光束进行处理，处理后传输于光学发射天线；传能激光器，激光指示器，所述激光指示器通过激光处理单元将光束处理后传输给光学发射天线；解决了现有无线传能系统接收装置和发射装置均需要光学天线才能完成能量传输的问题，使得传能天线和受能天线共用一个光学天线，达到了简化结构的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
一种无线能量传输发射装置、传输系统及传输方法
本专利技术涉及无线能量传输
，特别涉及一种无线能量传输发射装置、传输系统及传输方法。
技术介绍
随着国家科技快速发展，无限能量传输越来越多的出现在航天、通讯、电力等行业，一般的无线能量传输采用系统传能单元和独立接收单元来完成较远距离及远距离间设备的能量传输。现有的无线能量传输系统大多由单独的相位调制及光速控制单元，来组成激光传能系统，能够实现激光的远距离传输，但是正是由于距离较远，现有的传能结构，往往需要接收天线才能实现能量的无线接收，结构复杂成本高。
技术实现思路
本申请实施例的目的在于提供一种无线能量传输发射装置、传输系统及传输方法，解决了受能装置接收能量需要必须要光学接收天线的问题；实现了光能传输中发射装置和接收装置共用一套接收天线的目的，达到了简化结构，不需要接收天线，降低成本的技术效果。为解决上述技术问题，本申请实施例提供了如下技术方案：一种无线能量传输发射装置，包括：激光指示器、传能激光器、激光处理单元以及光学发射天线，其中，激光指示器，提供指示光能，并将指示光能传输给所述激光处理单元；传能激光器，提供待传输光能，并将待传输光能传输给所述激光处理单元；激光处理单元，对所述激光指示器传输的指示光能进行第一基础处理后，传输给所述光学发射天线；以及根据接收装置反射回来的反射指示光能进行第三基础处理得到反射指示信息，所述反射指示信息用于确定所述光学发射天线的位置；以及，在确定好所述光学发射天线的位置后，对所述传能激光器传输的待传输光能进行第二基础处理后，传输给光学发射天线；光学发射天线，将激光处理单元传输的指示光能和待传输光能向接收装置传输；所述光学发射天线包括：第一正透镜、第二正透镜；所述第二正透镜与所述第一正透镜平行设置；以及伺服控制器，所述伺服控制器用于根据发射装置和接收装置之间的距离、接收装置中光电池的面积控制所述第一正透镜和所述第二正透镜之间的焦距。优选地，所述激光处理单元，包括按照光路依次设置的二向分色片、第一四分之一波片、偏振分光棱镜、第二四分之一波片、滤光片、图像传感器；以及:设置在偏振分光棱镜一侧并在指示激光器出射光轴上的起偏器；所述二向分色片设置在传能激光器出射光轴延伸段上。优选地，所述第一基础处理包括：将所述激光指示器传输来的指示光能偏振态经起偏器调整为竖直偏振态，再经过偏振分光棱镜反射至第一四分之一波片，经过第一四分之一波片后变为圆偏振光，再经二向分色片滤光后反射至光学发射天线；所述第二基础处理包括：将所述传能激光器传输来的光能经二向分色片滤光后透射至光学发射天线；所述第三基础处理包括：将光学发射天线接收到的反射指示光能传输给二向分色片滤光后反射至第一四分之一波片透射，透射后偏振态变为水平偏振光，再经偏振分光棱镜透射，再依次经过第二四分之一波片、滤光片滤波，并由图像传感器接收。优选地，所述反射指示信息用于确定所述发射天线的位置包括：根据指示光能在图像传感器的位置调整光学发射天线相对于接收装置的位置，使指示激光聚焦光斑位于图像传感器感光面中心，并锁定光学发射天线位置。优选地，所述发射装置还包括：第一计算机、第一望远镜、第一二维转台；其中：所述第一计算机连具有多个连接端口，并且分别连接所述图像传感器、第一二维转台、光学发射天线；所述第一望远镜设置于所述第一二维转台上；所述激光处理单元、光学发射天线设置于所述第一二维转台上。下面的
技术实现思路
是上述无线能量发射装置在无限能量传输中的应用：一种基于激光的无线能量传输系统，包括上述无线能量传输装置及与其无线传输连接的接收装置，所述接收装置包括：光电池,用于将接收到的光能转化成电能；角锥棱镜，所述角锥棱镜固定于所述光电池中心，用于接收光学发射天线传输来的光束并原路反射于光学发射天线。优选地，所述接收装置还包括能量管控单元、负载、蓄电池、第二望远镜、第二二维转台、第二计算机；其中：所述第二望远镜位于所述第二二维转台上；所述光电池设置于所述第二二维转台上；所述第二二维转台与所述第二计算机连接；所述光电池依次连接有能量管控单元、负载；所述能量管控单元连接有蓄电池。优选地，所述图像传感器包括聚焦镜头及位于所述聚焦镜头后焦面上的感光元件。优选地，所述的二向分色片的透射平面与所述的传能激光器出射激光主轴方向成45°夹角。优选地，所述的第一四分之一波片、偏振分光棱镜、第二四分之一波片、滤光片、图像传感器沿所述的二向分色片的反射面成45°夹角的方向上依次设置。优选地，所述的偏振分光棱镜的反射面与所述的指示激光器出射激光主轴方向成45°夹角设置；所述的起偏器的偏振方向与所述的偏振分光棱镜的反射面平行。优选地，所述的第一望远镜的光轴方向与所述的传能激光器出射激光主轴方向平行。为了更好的、科学的实现无线能量传输，本申请实施例提供一种利用上述装置进行无线能量传输的方法，包括：一种利用权利要6所述的系统进行无线能量传输的方法，包括：将指示激光器提供的指示光能，通过激光处理单元进行第一基础处理后提供给光学发射天线，通过光学发射天线传输至接收装置；通过所述光学发射天线接收接收装置反射回来的反射指示光能，并通过激光处理单元进行第三基础处理后得到反射指示信息；根据所述反射指示信息确定所述发射天线的位置；将传能激光器提供的待传输光能，通过激光处理单元进行第二基础处理后提供给光学发射天线，通过所述光学发射天线传输至接收装置。优选地，还包括：通过接收装置中的光电池接收来自发射装置的待传输光能，并转化为电能；通过接收装置中的角锥棱镜将来自发射装置的指示光能反射回到所述光学发射天线。优选地，还包括：接收装置和发射装置通讯定位；指示激光器出光经激光处理单元处理后通过光学发射天线传输到接收装置上的角锥棱镜上；利用角锥棱镜的任意角入射原路发射特性，将传输来的光束反射到光学发射天线；光学发射天线将角锥棱镜反射来的光束传输给激光处理单元进行调整或处理；根据光电尺寸和传输距离，利用伺服电机调整第一正透镜与第二正透镜之间的离焦量ΔL为：式中，f2为第二正透镜的焦距，D为传能激光在第二正透镜表面的光斑直径，L为光电池的直径，Z为光学发射天线与光电池的距离；传能激光器开启发射传能激光，传能激光经激光处理单元处理后通过光学发射天线将光束传输到光电池上进行光电转换，进行无线能量传输。本专利技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：1.本申请实施例采用的无线能量传输发射装置，当需要无线传能时，激光处理单元，对所述激光指示器传输的指示光能进行第一基础处理后，传输给所述光学发射天线；以及根据接收装置反射回来的反射指示光能进行第三基础处理得到反射指示信息，所述反射指示信息用于确定所述光学发射天线的位置；以及，在确定好所述光学发射天线的位置后，对所述传能激光器传输的待传输光能进行第二基础处理后，传输给光学发射天线；所述光学发射天线包括：第一正透镜、第二正透镜；所述第二正透镜与所述第一正透镜平行设置；以及伺服控制器，所述伺服控制器用于根据发射装置和接收装置之间的距离、接收装置中光电池的面积控制所述第一正透镜和所述第二正透镜之间的焦距；调整好焦距后，传能激光器出光通过激光处理单元进行第二基础处理后通过光学发射天线将光能(束)传输到光电池上进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线能量传输发射装置，其特征在于，包括：激光指示器、传能激光器、激光处理单元以及光学发射天线，其中，激光指示器，提供指示光能，并将指示光能传输给所述激光处理单元；传能激光器，提供待传输光能，并将待传输光能传输给所述激光处理单元；激光处理单元，对所述激光指示器传输的指示光能进行第一基础处理后，传输给所述光学发射天线；以及根据接收装置反射回来的反射指示光能进行第三基础处理得到反射指示信息，所述反射指示信息用于确定所述光学发射天线的位置；以及，在确定好所述光学发射天线的位置后，对所述传能激光器传输的待传输光能进行第二基础处理后，传输给光学发射天线；光学发射天线，将激光处理单元传输的指示光能和待传输光能向接收装置传输；所述光学发射天线包括：第一正透镜、第二正透镜；所述第二正透镜与所述第一正透镜平行设置；以及伺服控制器，所述伺服控制器用于根据发射装置和接收装置之间的距离、接收装置中光电池的面积控制所述第一正透镜和所述第二正透镜之间的焦距。

【技术特征摘要】
1.一种无线能量传输发射装置，其特征在于，包括：激光指示器、传能激光器、激光处理单元以及光学发射天线，其中，激光指示器，提供指示光能，并将指示光能传输给所述激光处理单元；传能激光器，提供待传输光能，并将待传输光能传输给所述激光处理单元；激光处理单元，对所述激光指示器传输的指示光能进行第一基础处理后，传输给所述光学发射天线；以及根据接收装置反射回来的反射指示光能进行第三基础处理得到反射指示信息，所述反射指示信息用于确定所述光学发射天线的位置；以及，在确定好所述光学发射天线的位置后，对所述传能激光器传输的待传输光能进行第二基础处理后，传输给光学发射天线；光学发射天线，将激光处理单元传输的指示光能和待传输光能向接收装置传输；所述光学发射天线包括：第一正透镜、第二正透镜；所述第二正透镜与所述第一正透镜平行设置；以及伺服控制器，所述伺服控制器用于根据发射装置和接收装置之间的距离、接收装置中光电池的面积控制所述第一正透镜和所述第二正透镜之间的焦距。2.如权利要求1所述的无线能量传输发射装置，其特征在于，所述激光处理单元，包括按照光路依次设置的二向分色片、第一四分之一波片、偏振分光棱镜、第二四分之一波片、滤光片、图像传感器；以及:设置在偏振分光棱镜一侧并在指示激光器出射光轴上的起偏器；所述二向分色片设置在传能激光器出射光轴延伸段上。3.如权利要求2所述的无线能量传输发射装置，其特征在于，所述第一基础处理包括：将所述激光指示器传输来的指示光能偏振态经起偏器调整为竖直偏振态，再经过偏振分光棱镜反射至第一四分之一波片，经过第一四分之一波片后变为圆偏振光，再经二向分色片滤光后反射至光学发射天线；所述第二基础处理包括：将所述传能激光器传输来的光能经二向分色片滤光后透射至光学发射天线；所述第三基础处理包括：将光学发射天线接收到的反射指示光能传输给二向分色片滤光后反射至第一四分之一波片透射，透射后偏振态变为水平偏振光，再经偏振分光棱镜透射，再依次经过第二四分之一波片、滤光片滤波，并由图像传感器接收。4.如权利要求1所述的无线能量传输发射装置，其特征在于，所述反射指示信息用于确定所述发射天线的位置包括：根据指示光能在图像传感器的位置调整光学发射天线相对于接收装置的位置，使指示激光聚焦光斑位于图像传感器感光面中心，并锁定光学发射天线位置。5.如权利要求2所述的无线能量传输发射装置，其特征在于，所述发射装置还包括：第一计算机、第一望远镜、第一二维转台；其中：所述第一计算机连具有多个连接端口，并且分别连接所述图像传感器、第一二维转台、光学发射天线；所述第一望远镜设置于所述第一二维转台上；所述激光处理单元、光学发射天线设置于所述第一二维转台上。6.一种基于激光的无线能量传输系统，其特征在于，包括如权利要求1-5中任一项所述的发射装置及与其无线传输连接的接收装置，所述接收装置包括：光电池,用于将接收到的光能转化成电能；角锥棱镜，所述角锥棱镜固定于所述光电池中心，用于接收光学发射天线传输来的光束并...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙志伟，王重阳，万楚豪，范小康，杨秋松，陈浩，宋聪，王斐，许学军，
申请(专利权)人：武汉光谷航天三江激光产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42