[发明专利]反馈式激光能量无线传输装置

说明书

技术领域

本发明涉及无线能量传输技术领域，尤其涉及一种反馈式激光能量无线传输装置。

背景技术

无线能量传输技术是一项在航天和民用领域有着广阔应用前景的技术，其最早是在19世纪末由尼古拉·特斯拉提出的，发展到现在主要有四种传输方式，其中，两种近距离传输方式包括：电磁感应方式和磁共振方式；两种远距离传输方式包括：微波传输方式和激光传输方式。与电磁感应方式和磁共振方式相比，激光传输方式能量传输具有传输距离远的优点，与微波传输方式相比，激光传输方式能量传输具有波长短、发散角小、相干性好、能量密度高、发射接收设备体积小等优点。因此，激光传输方式是无线能量传输的重要手段之一，尤其在真空环境下，无大气对于激光的吸收、散射等影响，激光传输方式更是无线能量传输的理想选择。

传统的激光能量传输方式多采用的方法如下：在发射端，激光器将电能转化为激光能量，并通过光学发射天线向接收端传送激光能量；在接收端，采用光电池将激光能量转化为电能并存贮，从而完成点对点的激光无线能量传输。

这种能量传输模式要求实时监测接收端的激光强度，并保持发射端和接收端通信畅通，一旦发射端和接收端出现对准偏差，接收端需及时检测并立即通知发射端停止能量发射，否则极易造成附近人员或设备的损坏，安全性不高。在太空中各航天器运动速度快，长期精确对准非常困难，接收端激光强度变化快，实时监测难度大，且保持通信增加了额外的能量开销，实际应用性不强。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：提供一种反馈式激光能量无线传输装置，其能够根据发射端和接收端对准度，自动调整发射端发射的激光强度，无需实时监测接收端能量的变化，其激光能量传输机制安全性好、效率高。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种反馈式激光能量无线传输装置，包括位于发射端的发射组件和位于接收端的接收组件，所述发射组件包括半导体激光器和扩束器，所述接收组件包括光电池阵列，所述发射组件还包括用于跟踪、瞄准接收端的跟踪瞄准系统，所述接收组件还包括布置于光电池阵列前方的角反射器阵列，用于使来自发射组件的一部分激光束反射回去为半导体激光器提供正反馈，使另一部分激光束透射到光电池阵列上。

前述的反馈式激光能量无线传输装置中，所述角反射器阵列包括由角反射器组成的平面角反射器阵列或半球面角反射器阵列。

前述的反馈式激光能量无线传输装置中，所述角反射器镀有部分反射膜。

前述的反馈式激光能量无线传输装置中，所述跟踪瞄准系统包括：通过调整发射端发射的激光的入射角来跟踪瞄准接收端的45°全反射镜。

前述的反馈式激光能量无线传输装置中，所述扩束器包括同轴的一个凹透镜和一个凸透镜。

前述的反馈式激光能量无线传输装置中，所述角反射器为棱锥角反射器或利用猫眼效应的光学角反射器。

前述的反馈式激光能量无线传输装置中，所述发射端包括一个或多个发射组件。

前述的反馈式激光能量无线传输装置中，所述发射组件包括一个或多个激光增益介质。

(三)有益效果

本发明通过在接收端设置角反射器阵列，能够利用光学反馈作用，根据发射端和接收端对准度自动调整发射端发射的激光强度，无需实时监测接收端能量的变化，其激光能量传输机制安全性好、效率高。

附图说明

图1为本发明实施例1中所述反馈式激光能量无线传输装置的结构示意图；

图2为本发明实施例2中所述反馈式激光能量无线传输装置的结构示意图；

图3为本发明实施例3中所述反馈式激光能量无线传输装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。