[发明专利]激光长距离输电装置

说明书

技术领域

本发明属于长距离电力输送技术领域，更具体说是使用半导体激光器将电能转换成光能，然后用单模光纤进行光能的长距离传输，在接收端使用光探测器进行光电转换，利用转换的电能为需电仪表和控制单元供电。

背景技术

在远距离输电技术中，通常采用电缆作为传输媒介为仪器设备等用户端输送电能，但是由于电缆使用铜和铝等材料，重量较大、传输的电能在长距离传输过程中损耗严重，为了降低这种功率损耗，会在输电线路当中加入大型变压设备以提高输送电压，减少输送电流，尽管这种方法对降低电能损耗比较明显，但输电电缆与变压设备不但购置成本较高，而且维护费用较大，遇到一些恶劣环境条件，如高海拔山上的监测站及核试验基地等易受到气候变化、强电场和磁场的干扰而使输电能量产生波动，很难保证对设备终端长时间稳定的提供电力供应。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种激光长距离输电装置，该装置采用单模光纤代替电缆作为能量传输媒介，因为单模光纤重量较轻、对于长距离传输波长为1310nm和1550nm的光能量损耗较小，并可通过接入光纤放大器来提高光功率，购置成本和维护费用较少；而且半导体激光器和探测器的寿命较长，所提供的光能量不易受到温度变化，强电场和磁场的变化影响，通过终端的电源电路转换可以为设备提供长时间稳定可靠的电力输出。

本发明解决其技术问题的技术方案是：

本发明提供一种激光长距离输电装置，包括：

一恒流驱动电源；

一半导体激光器，该半导体激光器的输入端与恒流驱动电源的输出端连接；

一单模光纤，该单模光纤的一端与半导体激光器的输出端连接；

一光放大器，该光放大器的输入端与单模光纤的另一端连接；

一半导体光探测器，该半导体光探测器的输入端与光放大器的输出端连接；

一控制电源，该控制电源的输入端与半导体光探测器的输出端连接；

一用电终端，该用电终端的输入端与控制电源的输出端连接。

其中控制电源是电流-电压和逆变电路的电源。

其中单模光纤作为传输媒介输送光能量，是长距离低损耗的电能输送。

其中半导体激光器为长波长半导体激光器，该激光器所输出的光能量在单模光纤中以极低的损耗传输。

其中半导体激光器的波长为1310nm或1550nm。

其中光放大器是掺稀土类光放大器、半导体光纤放大器或非线性效应光放大器中的一种。

本发明的有益效果是：半导体光电子器件、单模光纤和光放大器的使用使长距离输电装置的购置费用和维护成本大大降低，同时满足在气候变化、强电场和磁场的干扰情况下为用电终端长期提供稳定和可靠的电力供应。

附图说明

为进一步说明本发明的技术内容，以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明，其中：

图1是本发明激光长距离输电装置的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明提供一种激光长距离输电装置，包括：

一恒流驱动电源1，该恒流源可以为半导体激光器2提供长时间稳定的电流供应，确保半导体激光器2输出稳定，实现为用电终端7提供恒定持久的电流或电压供应；

一半导体激光器2，该半导体激光器2的输入端与恒流驱动电源1的输出端连接；所述半导体激光器2为长波长半导体激光器，输出波长为1310nm或1550nm，上述波长的光能量在单模光纤3中以具有极低的传输损耗，相对于传统的电缆供电形式节约了大量能源；

一单模光纤3，该单模光纤3为石英光纤，作为传输媒介输送光能量，可传输单一的光模式，在1310nm或1550nm两个波段具有极低的传输损耗，单模光纤3的一端与半导体激光器2的输出端连接；

一光放大器4，该光放大器4的输入端与单模光纤3的另一端连接；该光放大器4是掺稀土类光放大器、半导体光纤放大器或非线性效应光放大器中的一种；其中掺稀土类光放大器，是在制作光纤时采用特殊工艺，在光纤芯层沉积中掺入极小浓度的稀土元素，如铒、镨或铷等离子，使光纤中掺杂离子在信号光诱导下，产生受激辐射，形成对信号光的相干放大；

一半导体光探测器5，该半导体光探测器5的输入端与光放大器4的输出端连接，光探测器5接收入射光。在反向电压作用下将光功率转换成光电流。接收的光功率强度越大，产生的光电流也越大；