[发明专利]激光无线输能系统

说明书

技术领域

本发明涉及能源领域，尤其涉及一种激光无线输能系统。

背景技术

电力输运有多种形式，最常见的是有线输运，即采用金属线将电能从甲地输运至乙地；也可以采用蓄电池携带，在甲地充电在乙地放电；还可以用无线输能的方式进行。无线输能有两种形式，其一微波输能，其二是激光输能，两种形式都是将电能转化为波能，波在空中传递，到达目的地后进行接收，再将波能转化为电能的过程。相对而言，激光系统的能量传输密度大，为微波系统的100倍；其次方向性好，强度不受限，但不能在大气层内雾大云多的天气下工作。与其相反，微波传能系统可以在大气层内坏天气下供应能源，但微波发散性强，从而使得系统接收天线尺寸过大，而且受大气电离层干扰其强度受限。由此可见，只要避开阴雨天气，或在云层上方，激光输能就是最佳选择。

激光输能往往用于特殊场合，如无法架线、无法运输且又需长期供电的两地之间。因此，它的市场较小，但很重要。

参考文献：

[1]洪延姬、金星、李小将、窦志国、李倩等，《临近空间飞行器技术》装备学院学术专著，国防工业出版社，2012年1月第1版。

[2]熊绍珍、朱美芳，《太阳能电池基础与应用》，第五章：硅基薄膜太阳电池，科学出版社，第一版，2009年10月。

首先是光斑中光强的均匀性问题。通常最好的激光都是单模，光强呈现高斯分布，即光强随半径而减弱。由于光强的差别，接收器的接收效率会大受影响，如果电池是串联，则以光强最弱一片为基准，整个接收器的电流为最小值。而如果电池是并联，虽然电流可以叠加，但整个接收器的电压仅为0.5V，电流很大，升压困难。

其次是激光光束的准直性问题。随着激光的传输的距离增加，常规激光有着5毫弧度的发散角，在传输了一段距离之后光斑会变的很大，而光强减弱。例如，在激光传输1000米后，激光光斑会变成半径为5米的大圆斑。因此，激光发散角应控制在0.5毫弧以内。

第三是高倍光强下的光电转换问题。目前光伏电池是以1个太阳光强(0.1W／cm²)为标准而设计的浅结(<0.5μm)和宽栅(>1mm)结构。但当激光光强上升到100倍(10W／cm²)或1000倍的太阳光强时(100W／cm²)，光生载流子成百倍和千倍的增加，聚集在电池表层，其复合也大幅度增加，因此，其效率会下降。通常太阳电池在3倍聚光下效率开始下降。因此，要想克服这一困难，必须重新设计电池结构。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种激光无线输能系统，其可实现能量的远程无线传输，同时具有结构简单，成本低的优点。

本发明提供一种激光无线输能系统，包括：

一激光器；

一匀光器，其位于激光器的输出光路上；

一准直器，其位于匀光器的输出光路上；

一激光能量接收器，其位于准直器的输出光路上；

一监控器，其输入端与激光能量接收器的输出端连接。

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果。

1、利用本发明，可以使用多模激光进行激光输能，也可以使用多模激光进行激光输能，大大降低了输能的成本。

2、利用本发明，可以使激光光斑的强度均匀化，从而提高激光输能的效率。

3、利用本发明，可以将激光输运到更远的距离，而激光光斑变化不大。

4、利用本发明，可以使电池经受住高能量激光的辐照，且使激光能量接收器的光电转换效率不降低。

附图说明

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明，其中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中匀光器的结构示意图；

图3是图1中准直器的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1-图3所示，本发明提供一种激光无线输能系统，包括：

一激光器11，所述激光器11的波长在可见及红外波段，即从0.5微米至12微米；

一匀光器12，其位于激光器11的输出光路上；

一准直器13，其位于匀光器12的输出光路上，所述准直器13为单波长多透镜组合，其控制光束发散角，控制激光在远处目的地的光斑大小，所述准直器13包括，一第一透镜131，一第二透镜132，该第一透镜131和第二透镜132位于同一光路上，该第二透镜132位于一步进电机滑轨133上，以调节与第一透镜131的距离；