[发明专利]光学无线供电系统

权利要求书

1.光学无线传输功率至功率接收装置的系统，其包含：

具有末端反射器并且适合于发射光束的光学谐振腔；

位于所述光学谐振腔内部并且具有第一带隙能的增益介质，所述增益介质以热的方式附着至冷却系统并且配置以放大通过其中的光线；

向所述增益介质供应功率并且控制所述增益介质的小的信号增益的激光驱动器；

配置以在多个方向至少之一引导所述光束的波束转向装置；

配置以将所述光束转换成具有电压的电功率的光电功率变换器，所述光电功率变换器具有第二带隙能；

适合于将由所述光电功率变换器产生的电功率的电压转换成不同电压的电压变换器，所述电压变换器包含电感器、储能装置和开关；

与所述光电功率变换器相连并且以光学方式布置在所述增益介质与所述光电功率变换器之间的至少一个表面，

配置以提供指示投射在所述光电功率变换器上的光束的信号的探测器；及

适合于控制所述波束转向装置和所述激光驱动器的状态至少之一的控制器，所述控制器接收来自至少所述探测器的控制输入信号，其中：

所述至少一个表面的性质使得其以如下方式反射小部分的入射到其上的光线：

(i)以漫射的方式，或者

(ii)使得所述反射的小部分光线具有相对于所述表面位于远离所述光学谐振腔的虚焦点，或者

(iii)使得所述反射光线具有在所述光学谐振腔的方向上相对于所述表面位于至少1cm处的实焦点；

通过以下方式至少之一配置所述控制器以响应由所述探测器接收的所述控制输入信号：

致使所述激光驱动器改变所述增益介质的小的信号增益；

改变所述光束的辐射亮度；

改变由所述激光驱动器供应的功率；

改变所述波束转向装置的扫描速度；

改变所述波束转向装置的扫描位置；及

记录确定所述光电功率变换器的位置的扫描位置；

所述增益介质是半导体器件或用Nd离子掺杂的固体基质，并且包含使波数在8,300cm^-1至12,500cm^-1的范围内的至少一个频率的辐照衰减的滤波器；

所述第二带隙能小于所述第一带隙能；

所述第一带隙能为0.8eV至1.1eV；

所述开关的闭合串联电阻小于由下式给出的R

其中

R是以欧姆测得的，

E_gain是以焦耳测得的第一带隙能，及

P_laserdriver是由所述激光驱动器供应至所述增益介质的以瓦测得的功率，及

所述光束具有至少8kW/m²/球面度的辐射亮度，及在位于约6940cm^-1的C-H吸收的第一谐波与位于约8130cm^-1的C-H吸收的第二谐波之间的频率。

2.根据权利要求1的系统，其中所述不同电压大于通过所述光电功率变换器产生的电压。

3.根据权利要求1或2的系统，其中所述波束转向装置的所述状态是所述波束转向装置的瞄准方向或扫描速度的至少之一。

4.根据权利要求1或2的系统，其中所述光束具有至少800kW/m²/球面度的辐射亮度。

5.根据权利要求1或2的系统，其中所述谐振腔的每个所述末端反射器是(i)介质镜、(ii)布喇格反射镜、(iii)菲涅耳反射器或(iv)由具有不同折射率的介电或半导体材料的交替的层组成的反射镜。

6.根据权利要求1或2的系统，其中所述增益介质是用Nd离子掺杂的透明的固体基质材料或者是半导体。

7.根据权利要求6的系统，其进一步包含引出波数大于8300cm^-1的辐照的滤波器。

8.根据权利要求6的半导体选择项的系统，其中所述增益介质是量子点增益介质。