[实用新型]基于积分棒光束均匀技术的激光无线充电装置

说明书

一种基于积分棒光束均匀技术的激光无线充电装置，所述充电装置包括激光器、扩束镜、积分棒、光伏电池板和充电控制电路，所述激光器的输出侧安置有扩束镜，所述扩束镜输出侧安置有积分棒，所述积分棒的输出侧安置有光伏电池板，所述光伏电池板和充电控制电路连接，所述积分棒采用高井壁反射率的实心多边形匀光棒，用于将入射激光在光棒的内壁处形成全反射，不同反射次数的全反射光在光棒出口处叠加形成许多二次光源，达到光积分作用，实现输出光均匀化。本实用新型提供一种适应性较好、制作成本较低、根据入射光束变化在线调整的基于积分棒光束均匀技术的激光无线充电装置。

技术领域

本实用新型涉及无线充电技术，尤其是一种激光无线充电装置。

背景技术

充电技术的发展和进步目前集中在两块，其一是充电速度的提高，其二是无线充电的推广和应用。充电速度的提高主要是提升充电电流的大小，技术上没有大的变化。而无线充电方面则出现了许多新的技术和实用新型。目前主要的几种无线充电方法主要有太阳能、电磁感应和激光等。随着激光技术的发展，激光远距离能量传输逐渐显示出其技术优势，目前已在一些特殊领域具有一定的应用。

激光无线能量传输技术是以激光束作为能量传输的载体，以光伏接收器来实现光电转换，从而达到能量的远距离无线传输的目的。由于激光光束具有高斯能量分布特征，因此能量分布不均匀，导致各个光伏电池接收的光强不同，光生电流大小不同，串联电路的电流受限于光生电流最小的光伏电池，并联电路的电压受限于光生电压最小的光伏电池，导致传输能量的损失，甚至造成光伏电池的损坏，降低电能输出效率。

因此需要通过光束整形将高斯光束转换为能量均匀分布的平顶光，以消除激光光强分布不均匀引起的不良效果。所谓光束整形是将输入平面上光束的复振幅分布经光学系统调整后，变换为输出平面上符合要求的光束复振幅分布的过程。光束整形技术有孔径光阑整形、衍射光学元件整形、非球面透镜整形及微透镜阵列整形等。以上方法具有适应性差，制作成本高，无法根据入射光束变化在线调整等缺陷。

发明内容

为了克服已有激光无线充电装置中激光能量分布不均匀导致的电能输出效率低的问题，以及现有光学整形方法成本高、适应性差等不足，本实用新型提供一种适应性较好、制作成本较低、根据入射光束变化在线调整的基于积分棒光束均匀技术的激光无线充电装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于积分棒光束均匀技术的激光无线充电装置，所述充电装置包括激光器、扩束镜、积分棒、光伏电池板和充电控制电路，所述激光器的输出侧安置有扩束镜，所述扩束镜输出侧安置有积分棒，所述积分棒的输出侧安置有光伏电池板，所述光伏电池板和充电控制电路连接，所述积分棒采用高井壁反射率的实心多边形匀光棒，用于将入射激光在光棒的内壁处形成全反射，不同反射次数的全反射光在光棒出口处叠加形成许多二次光源，达到光积分作用，实现输出光均匀化。

进一步，所述积分棒采用熔融石英材料的4mmX4mm，长度25mm的实心匀光棒，所述积分棒的端面为圆形、三角形、五边形或六变形。

再进一步，所述激光器为半导体激光器或二极管泵浦固体激光器。

更进一步，所述扩束镜为伽利略式多倍扩束镜，扩束镜由二个镜片组成，包括一个输入的凹透镜和一个输出的凸透镜，输入镜将虚焦点光束传输给输出镜，二镜片两面镀有808nm或者1000nm窄带增透膜。

所述光伏电池板采用平板式多晶硅、单晶硅、GaAs、铟嫁砷InGaAs材料的太阳能电池板，其带隙宽度和808nm波长或者1000nm激光匹配。

所述充电控制电路包括电压稳定和控制系统，采用超小型升/降压控制器芯片，输入0.9V-5V任意直流电压可获得稳定直流电压输出。