一种基于分光装置的激光无线能量传输系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于分光装置的激光无线能量传输系统，包括用于发出激光的激光发射装置，用于接收所述激光并将所述激光分成n份相同光通量的分光的分光装置，用于接收所述分光并将所述分光转换为电能的空心球状光伏接收器，所述空心球状光伏接收器的中心设置有均匀向外以辐射状分布的n根分光支架，所述n根分光支架用于固定所述分光装置的输出光纤，从而使所述n份相同光通量的分光对应直接照射至所述空心球状光伏接收器的360/n度立体角区域，采用对激光进行分光的方式可以保证空心球状光伏接收器内壁的每个区域都能被激光直接照射，减少不同区域光照强度的差异，进一步地利用空心球状光伏接收器的密闭空心结构，重复利用激光的能量，提高基于分光装置的激光无线能量传输系统的光电转换效率和输出功率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分光装置的激光无线能量传输系统
本专利技术涉及无线能量传输
，尤其涉及一种基于分光装置的激光无线能量传输系统。
技术介绍
能量密度高、发散角小、方向性好等优点使激光在无线能量传输领域中发挥了较强的技术优势，然而，目前尽管用于激光无线能量传输的激光器、光伏电池及相关光学技术已经成熟，但是还没有相关成熟的激光无线能量传输系统得到广泛应用，主要原因在于激光无线能量传输系统的输出功率低，光电转换效率远远低于单个光伏电池的转换效率。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术缺陷，本专利技术提供一种基于分光装置的激光无线能量传输系统，旨在实现激光的重复利用，提高光电转换效率和激光无线能量传输系统的输出功率低。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下：一种基于分光装置的激光无线能量传输系统，其特征在于，包括用于发出激光的激光发射装置，用于接收所述激光并将所述激光分成n份相同光通量的分光的分光装置，用于接收所述分光并将所述分光转换为电能的空心球状光伏接收器，所述空心球状光伏接收器的中心设置有均匀向外以辐射状分布的n根分光支架，所述n根分光支架用于固定所述分光装置的输出光纤，从而使所述n份相同光通量的分光对应直接照射至所述空心球状光伏接收器的360/n度立体角区域，其中，2≤n≤360。进一步地，所述分光装置包括光接收器，以及与所述光接收器连接的光纤分光器，所述光纤分光器包括输入光纤以及均与所述输入光纤连接的n根输出光纤，所述n根输出光纤用于将所述输入光纤输入的激光分成n份相同光通量的分光。进一步地，所述光接收器为圆锥型光接收器，所述圆锥型光接收器的底部大直径端面为激光输入端面，所述圆锥型光接收器的顶部小直径端面为激光输出端面。进一步地，所述圆锥型光接收器的内部侧面设置有反射膜。进一步地，所述n根输出光纤的输出端对应固定在所述n根分光支架上。进一步地，所述n＝360。进一步地，所述激光发射装置包括用于发射激光的激光器以及用于对所述激光进行准直的扩束镜。进一步地，所述空心球状光伏接收器的内部由硅基光伏电池或光伏材料拼接而成。进一步地，所述光伏材料为GaInP/GaAs/Ge、GaInP2/GaAs/Ge或GaInP/InAs/Ge中的一种。进一步地，基于分光装置的激光无线能量传输系统还包括与所述空心球状光伏接收器电连接的电能管理器，以及与所述电能管理器电连接的终端设备。有益效果：本专利技术公开了一种基于分光装置的激光无线能量传输系统，包括用于发出激光的激光发射装置，用于接收所述激光并将所述激光分成n份相同光通量的分光的分光装置，用于接收所述分光并将所述分光转换为电能的空心球状光伏接收器，所述空心球状光伏接收器的中心设置有均匀向外以辐射状分布的n根分光支架，所述n根分光支架用于固定所述分光装置的输出光纤，从而使所述n份相同光通量的分光对应直接照射至所述空心球状光伏接收器的360/n度立体角区域。本专利技术通过采用所述分光支架对激光进行分光的方式可以保证空心球状光伏接收器内壁的每个区域都能被激光直接照射，减少不同区域光照强度的差异，进一步地利用空心球状光伏接收器的密闭空心结构，重复利用激光的能量，提高基于分光装置的激光无线能量传输系统的光电转换效率和输出功率。附图说明图1为本专利技术基于分光装置的激光无线能量传输系统的较佳实施例的结构示意图。图2为图1中分光装置的结构示意图。图3为图1中分光支架的结构示意图。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做说明。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图1和图2，本专利技术提供了一种基于分光装置的激光无线能量传输系统，如图所示，其包括用于发出激光的激光发射装置10，用于接收所述激光并将所述激光分成n份相同光通量的分光的分光装置20，用于接收所述分光并将所述分光转换为电能的空心球状光伏接收器14，所述空心球状光伏接收器14的中心设置有均匀向外以辐射状分布的n根分光支架15，所述n根分光支架15用于固定所述分光装置的输出光纤，从而使所述n份相同光通量的分光对应直接照射至所述空心球状光伏接收器14的360/n度立体角区域，其中，2≤n≤360。本实施例通过采用所述分光支架15对激光进行分光的方式保证所述空心球状光伏接收器14阵列接收器的每个区域都能被激光直接照射，减少直接照射和间接照射的光照强度的不同，完善并提高光的均匀性。具体来讲，经过分光照射的激光利用所述空心球状光伏接收器14密闭的空心结构，在所述空心球状光伏接收器14的内壁上产生多次反射达到光均匀的作用，并利用其密闭性重复利用激光的能量，提高基于分光装置的激光无线能量传输系统的输出功率和光电转换效率。在一些实施方式中，如图1所示所述激光发射装置10包括用于发射激光的激光器11以及用于对所述激光进行准直的扩束镜12。在本实施例中，所述激光器11可发出808nm、532nm、880nm或者1064nm波长的激光，但不限于此；所述扩束镜12用于多所述激光进行准直，经过准直后的激光可进入空气或者其他介质进行远距离传输到达所述分光装置20。所述激光经过所述扩束镜12准直后，是的激光的发射角变小，光斑直径变大，而激光发散角的减小有利于减少激光在空气或者其他介质的传输损耗，激光光斑尺寸的增大也可避免细小光斑的高能量激光将分光装置20的端面烧坏。在一些具体的实施方式中，所述扩束镜12可以是伽利略式的扩束镜、也可以是开普勒式的扩束镜，既可以是固定倍率也可以是变倍的扩束镜，均不限于此。在一些实施方式中，如图2所示，所述分光装置20包括光接收器21，以及与所述光接收器21连接的光纤分光器，所述光纤分光器包括输入光纤22以及均与所述输入光纤连接的n根输出光纤23，所述n根输出光纤23用于将所述输入光纤输入22的激光分成n份相同光通量的分光。具体来讲，所述光接收器21为圆锥型光接收器，所述圆锥型光接收器的底部大直径端面为激光输入端面，所述圆锥型光接收器的顶部小直径端面为激光输出端面。所述圆锥形光接收器采用透明材料构成，如熔融石英或K9玻璃等材料，但不限于此。将圆锥型光接收器的底部大直径端面作为激光输入端面，是因为所述激光器11发出的激光经过远距离的传输，激光光斑直径变大，需要大面积的光学器件将传输来的激光收集，尽可能多的收集激光，减少激光光斑投射到分光装置20的难度。将圆锥型光接收器的顶部小直径端面作为激光输出端面，是因为有利于将收集的激光耦合进输入光纤22，减少圆锥型光接收器与输入光纤22之间配合存在的损耗，同时，由图1可知激光输出端面连接所述空心球状光伏接收器14，以圆锥型光接收器21的顶部小直径端面作为激光输出端面能够减少非光伏电池或非光伏材料占用空心球状光伏接收器14内壁的面积，增本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分光装置的激光无线能量传输系统，其特征在于，包括用于发出激光的激光发射装置，用于接收所述激光并将所述激光分成n份相同光通量的分光的分光装置，用于接收所述分光并将所述分光转换为电能的空心球状光伏接收器，所述空心球状光伏接收器的中心设置有均匀向外以辐射状分布的n根分光支架，所述n根分光支架用于固定所述分光装置的输出光纤，从而使所述n份相同光通量的分光对应直接照射至所述空心球状光伏接收器的360/n度立体角区域，其中，2≤n≤360。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于分光装置的激光无线能量传输系统，其特征在于，包括用于发出激光的激光发射装置，用于接收所述激光并将所述激光分成n份相同光通量的分光的分光装置，用于接收所述分光并将所述分光转换为电能的空心球状光伏接收器，所述空心球状光伏接收器的中心设置有均匀向外以辐射状分布的n根分光支架，所述n根分光支架用于固定所述分光装置的输出光纤，从而使所述n份相同光通量的分光对应直接照射至所述空心球状光伏接收器的360/n度立体角区域，其中，2≤n≤360。


2.根据权利要求1所述的基于分光装置的激光无线能量传输系统，其特征在于，所述分光装置包括光接收器，以及与所述光接收器连接的光纤分光器，所述光纤分光器包括输入光纤以及均与所述输入光纤连接的n根输出光纤，所述n根输出光纤用于将所述输入光纤输入的激光分成n份相同光通量的分光。


3.根据权利要求2所述的基于分光装置的激光无线能量传输系统，其特征在于，所述光接收器为圆锥型光接收器，所述圆锥型光接收器的底部大直径端面为激光输入端面，所述圆锥型光接收器的顶部小直径端面为激光输出端面。


4.根据权利要求3所述的基于分光装置的激光无线能量传输...

【专利技术属性】
技术研发人员：何铁锋，潘国兵，王萌，李春波，王宁，孙临强，
申请(专利权)人：深圳技术大学，
类型：发明
国别省市：广东;44