[发明专利]一种可多点接入的激光无线能量传输系统

说明书

本发明涉及一种可多点接入的激光无线能量传输系统，包括光发射机以及至少一个光接收机，光发射机包括振荡光激发组件、第一腔镜和光学透镜组件，光接收机包括第二腔镜、匀光片和光伏发电组件，其中，振荡光激发组件用于产生振荡光；第一腔镜与任一光接收机的第二腔镜形成激光谐振腔，使振荡光振荡放大，并实现激光输出；光学透镜组件用于扩大振荡光的出射角度；匀光片用于扩大输出的激光光斑面积，使光伏发电组件上的光场分布均匀；光伏发电组件用于将接收的激光能量转化为电能，并进行存储。本发明的激光无线能量传输系统，在激光谐振腔中引入用于扩大振荡光的出射角度的光学元件，可以实现多个光接收机同时接入充电。

技术领域

本发明属于无线能量传输技术领域，具体涉及一种可多点接入的激光无线能量传输系统。

背景技术

随着5G时代的到来，物联网与人们的生活越来越密不可分，移动终端数量也呈爆发式增长，如何为其提供稳定的能量供给，无疑是物联网商业化进程中必须突破的重要瓶颈。

终端设备中电池及供电系统发挥了无可替代的作用，对于移动设备，若采用有线充电方式对其进行充电，一方面线缆连接大大降低了设备移动性，另一方面充电接口也会因多次插拔而磨损或失灵，此外为每台移动终端配置充电线缆也将造成金属材料的浪费。为此，采用无线方式充电可解决上述问题。目前，商业上常见的无线能量传输技术有电磁感应耦合法、微波法等。它们虽然各具优点，但在传输距离、传输效率或安全性方面存在显著的不足。

电磁感应耦合法的充电距离仅在厘米量级内，激光无线能量传输虽然解决了充电距离受限的问题，但是现有的激光无线能量传输方案主要使用光发射机发出激光，照射到光接收机上实现能量的远距离传输，具有能量密度高、方向性强和发射接收口径小等优点，适于中远距离无线电能传输，如为手机、无人机和机器人等移动电子设备提供能量，但这一方案也存在以下缺点：激光光斑极小，方向性好，导致发射机与接收机难以对准；充电过程中一旦人或物品不慎阻挡了充电光路，高能激光束可能危害人身安全或引发火灾隐患；一台光发射机只能与一台终端设备对准，因此无法同时为多设备供电；除激光器外，光发射机还包含探测器、控制器和驱动器等部件，使得光发射机体积庞大，结构复杂。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种可多点接入的激光无线能量传输系统。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种可多点接入的激光无线能量传输系统，包括光发射机以及至少一个光接收机，所述光发射机包括振荡光激发组件、第一腔镜和光学透镜组件，所述光接收机包括第二腔镜、匀光片和光伏发电组件，其中，

所述第一腔镜和所述光学透镜组件分别设置在所述振荡光激发组件的两侧，所述第二腔镜、所述匀光片和所述光伏发电组件依次设置在光路上；

所述振荡光激发组件用于产生振荡光；

所述第一腔镜与任一所述光接收机的第二腔镜形成激光谐振腔，使振荡光振荡放大，并实现激光输出；

所述光学透镜组件用于扩大所述振荡光的出射角度；

所述匀光片用于扩大输出的激光光斑面积，使所述光伏发电组件上的光场分布均匀；

所述光伏发电组件用于将接收的激光能量转化为电能，并进行存储。

在本发明的一个实施例中，所述振荡光激发组件包括泵浦源和激光工作物质。

在本发明的一个实施例中，所述激光工作物质为圆棒状结构、长方体结构或圆盘状结构，且该激光工作物质的两端面均为平面结构。

在本发明的一个实施例中，所述第一腔镜和所述第二腔镜均为自适应光学元件，以实现将入射的振荡光旋转180°进行反射。

在本发明的一个实施例中，所述第一腔镜为猫眼透镜、相位共轭镜或角锥棱镜阵列中的一种，所述第二腔镜为猫眼透镜、相位共轭镜或角锥棱镜阵列中的一种。