一种分布式一对多激光无线充电系统技术方案

本发明专利技术属于无线光功率传输、无线充电等领域，公开了一种分布式一对多激光无线充电系统，该系统包括激光发射端以及能量接收端，激光发射端包括一个自制EDFA，一个光环形器，多个WDM滤波器以及发射激光的准直器；能量接收端包括一个球形透镜以及一个Gasb光伏电池。本激光无线充电系统，通过发射端和接收端之间建立一个包含自由空间的谐振腔，在有物体遮挡住谐振通路时，发射端输出的光功率低于1mw，符合激光安全的最大暴露标准，当建立谐振腔后在球型透镜后可以输出高功率的激光，该无线充电系统安全高效，且接收端易集成到传感器以及智能设备上，为实现商业化提供了可能。为实现商业化提供了可能。为实现商业化提供了可能。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式一对多激光无线充电系统


[0001]本专利技术属于无线光功率传输、无线充电等领域，具体涉及一种分布式一对多激光无线充电系统。

技术介绍

[0002]无线激光充电是一项创新的充电技术，它利用激光束将能量传输到接收器中，实现设备的无线充电。这项技术在近年来引起了广泛的关注和研究，被认为是未来无线充电的一种有潜力的解决方案。
[0003]无线激光充电技术的发展源于对无线能量传输的追求。过去几十年，人们一直在寻找一种更方便、更高效的充电方式，以取代传统的有线充电方法。尽管无线充电技术已经存在，如电磁感应和电磁辐射充电，但它们在距离、效率和安全性方面存在一定的限制。激光作为一种高度定向和高能量密度的光束，为无线能量传输提供了新的可能性。激光充电技术基于将激光能量转换为电能的原理，通过激光发射器将激光束传输到接收器，接收器上的光电转换器将激光能量转换为电能，从而实现设备的充电。
[0004]2007年，MIT的研究人员发表了一篇名为"Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances"(Kurs A,Karalis A,Moffatt R,etal.Wireless power transfer via strongly coupled magnetic resonances[J].science,2007,317(5834):83
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86.)的文章，介绍了一种基于磁共振耦合的无线能量传输方法。这种方法通过将发射器和接收器之间的磁场耦合来传输能量，使用耦合磁共振无线传能，在传输的过程总存在安全隐患。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的缺陷，本专利技术提出一种分布式一对多激光无线充电系统，该系统将激光作为无线充电的媒介，并实现一对多充电，当光束从该充电系统发射端射出，其接收端后可接收到一定光功率，在阻碍谐振通路时其产生的自发辐射光，对人体造成伤害极低，且该系统可做到一个发射端为一个或多个设备同时充电。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0007]本专利技术是一种分布式一对多激光无线充电系统，所述分布式一对多激光无线充电系统包括激光发射端和能量接收端，所述激光发射端包括EDFA、光环形器、光耦合器、数个WDM、数个光纤准直器，所述EDFA通过所述光环形器接入一个环形腔，所述EDFA的输入端和输出端分别与所述光环形器的PortC和PortA连接，所述光环形器的PortB与一个1
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2的93：7光耦合器的输入端相连，所述耦合器7％端口接入光谱仪用于观测系统中的光谱图，所述能量接收端包括一个球形透镜和一个Gasb光伏电池，EDFA的自发辐射激光通过所述光纤准直器发射到自由空间内，通过调节所述光纤准直器的方向使其对准所述球形透镜，改变所述球形透镜和所述光纤准直器的位置分别测量其在所述球形透镜后产生的光功率。
[0008]本专利技术的进一步改进在于：所述WDM均为3端元件，包括Com端、Pass端和
Reflection端，光环形器的PortA端口连接EDFA的输出端，光环形器的PortB端口连接WDM的Com端口，光环形器的PortC端口连接EDFA的输入端，WDM由数个通道组合而成，后一个通道的Com端连接在上一个通道的Reflection端口，光纤准直器连接在WDM的Pass端口。
[0009]本专利技术的进一步改进在于：所述的WDM通道为C31通道和C23通道，所述耦合器93％端口与C23通道100GHZ
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WDM的Com端连接，C23通道WDM的Reflection端与C31通道100GHZ
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WDM的Com端连接，C31通道和C23通道的Pass端分别连接一个光纤准直器，将EDFA的自发辐射光通过光纤准直器发射到空间中，当光从WDM的Com端入射，在Pass端出射对应波长的光束，在Reflection端可出射滤除对应波长的其他光，当光从WDM的Pass端入射，在Pass端出射对应波长的光束，而Reflection端不出光，保证了该通道不会影响到其他通道，当光从WDM的Reflection端入射，在Com端出射滤除对应波长的其他光，在Pass端不出光，确保其他通道谐振时，不会对该通道的光有影响。
[0010]本专利技术的进一步改进在于：EDFA为两级级联，前一级为前置泵浦结构，后一级为后置泵浦结构。
[0011]本专利技术的进一步改进在于：前置泵浦结构的泵浦功率为固定300mw，所述后置泵浦结构的泵浦功率最大为20w。
[0012]本专利技术的进一步改进在于：WDM和所述光环形器均能承受1W功率。
[0013]本专利技术的进一步改进在于：EDFA中心波长为1550nm。
[0014]本专利技术的进一步改进在于：能量接收端的所述球型透镜位于光伏电池之前，球形透镜基底材料为S
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LAH79，其折射率为2.03。
[0015]本专利技术的有益效果是：本专利技术的两级EDFA级联构成一个高功率EDFA，增益更高，可以产生更高强度的光束；
[0016]当人或物体遮挡住谐振通路时，系统只会产生无谐振时的自发辐射光，该光束功率低，处于MPE标准内，不会对人体构成伤害；
[0017]该系统采用级联WDM构成多个谐振通道，通过采用更低损耗的WDM可以实现更多的WDM级联。
[0018]此系统对实现更高效、更安全、更便捷的无线充电系统具有十分重要的意义。
附图说明
[0019]图1是本专利技术分布式一对多激光无线充电系统示意图。
[0020]图2是本专利技术EDFA的自发辐射光谱。
[0021]图3是本专利技术当C23通道单独谐振时的光谱图。
[0022]图4是本专利技术双通道同时工作时的光谱图。
[0023]图5是本专利技术单通道谐振产生的光功率随着距离变化的关系图。
[0024]图6是本专利技术双通道谐振产生的光功率随着距离变化的关系图。
具体实施方式
[0025]以下将以图式揭露本专利技术的实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本专利技术。也就是说，在本专利技术的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。
[0026]如图1所示，本专利技术是一种分布式一对多激光无线充电系统，包括激光发射端和多个能量接收端，该系统将EDFA置于一个环形腔中，所述激光发射端包括EDFA、光环形器、光耦合器、数个WDM、数个光纤准直器，所述的WDM通道为C31通道和C23通道，所述WDM均为3端元件，包括Com端、Pass端和Reflection端，所述EDFA通过所述光环形器接入一个环形腔，光环形器的PortC端口连接EDFA的输入端，PortA端口连接EDFA的输出端，所述光环形器的PortB与一个1
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2的93：7光耦合器的输入端相连，所述耦合器7％端口本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式一对多激光无线充电系统，所述分布式一对多激光无线充电系统包括一个激光发射端和多个能量接收端，其特征在于：所述激光发射端包括EDFA、光环形器、光耦合器、数个WDM、数个光纤准直器，所述EDFA通过所述光环形器接入一个环形腔，所述EDFA的输入端和输出端分别与所述光环形器的PortC和PortA连接，所述光环形器与光耦合器的输入端相连，所述耦合器接入光谱仪用于观测系统中的光谱图，每个所述能量接收端包括一个球形透镜和一个Gasb光伏电池，EDFA的自发辐射激光通过所述光纤准直器发射到自由空间内，通过调节所述光纤准直器的方向使其对准所述球形透镜，改变所述球形透镜和所述光纤准直器的位置分别测量其在所述球形透镜后产生的光功率。2.根据权利要求1所述的一种分布式一对多激光无线充电系统，其特征在于：所述WDM均为3端口元件，包括Com端口、Pass端口和Reflection端口，光环形器的PortA端口连接EDFA的输出端，光环形器的PortB端口连接WDM的Com端口，光环形器的PortC端口连接EDFA的输入端，WDM由数个通道组合而成，后一个通道的Com端连接在上一个通道的Reflection端口，光纤准直器连接在WDM的Pass端口。3.根据权利要求2所述的一种分布式一对多激光无线充电系统，其特征在于：所述的WDM通道为C31通道和C23通道，所述耦合器93％端口与C23通道100GHZ
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WDM的Com端连接，C23通道WDM的Refle...

【专利技术属性】
技术研发人员：张祖兴，吴政瑞，朱润徽，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：