[发明专利]一种基于共振光的移动数能同传系统

说明书

本发明涉及一种基于共振光的移动数能同传系统，该系统包括一个发送端和一个接收端，空间分离的发送端和接收端联合构成一个激光谐振器，所述的发送端包括一个激励源、一个增益介质以及一个反射率为100％的回复反射器，所述的接收端包括能量数据接收器和一个部分反射的回复反射器，发送端的回复反射器与接收端的回复反射器构成具有可移动性的双回复反射谐振腔。与现有技术相比，本发明具有可移动性、稳定共振、传输效率高等优点。

技术领域

本发明涉及无线数能同传领域，尤其是涉及一种基于共振光的移动数能同传系统。

背景技术

随着物联网的发展，下一代移动网络将预期支持数十亿无线设备显著增长的能耗和数据传输需求，SWIPT(Simultaneous wireless information and power transfer,无线数能同传)是其中的一个推动因素，基于射频信号和可视/红外光的SWIPT有两种类别：

1)全向SWIPT，覆盖范围广但传输效率低；

2)定向SWIPT，使用窄电磁波束，但是难以定位移动接收端。

因此，窄波束传输与移动接收端定位之间的矛盾是SWIPT系统设计面临的难点。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于共振光的移动数能同传系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于共振光的移动数能同传系统，该系统包括一个发送端和一个接收端，空间分离的发送端和接收端联合构成一个激光谐振器，所述的发送端包括一个激励源、一个增益介质以及一个反射率为100％的回复反射器，所述的接收端包括能量数据接收器和一个部分反射的回复反射器，发送端的回复反射器与接收端的回复反射器构成具有可移动性的双回复反射谐振腔。

所述的接收端中的部分反射的回复反射器的反射率范围为70％-98％。

该系统的能量流转具体为：

1)来自激励源的输入功率P_in输入发送端，进而激励出共振光束；

2)共振光束在移动传输通道中传输；

3)共振光束输出至接收端腔外形成腔外激光，输出功率为P_out；

4)腔外激光功率进入能量数据收集器进行能量收集和数据接收。

所述的发送端和接收端的回复反射器均采用结构相同的圆面角锥棱镜，所述的增益介质贴附在发送端的角锥棱镜前表面上，且尺寸与角锥棱镜前表面相同。

依赖于入射光束角度的圆面角锥棱镜的有效反射面积t_σ(x,y)为：

M＝(rcosσ)²

N＝r²

其中，x，y分别为以角锥棱镜的顶点为原点，以垂直于前表面方向为Z轴方向构建的坐标系中的X轴和Y轴方向的坐标值，D为角锥棱镜入射出射孔径中心的偏移距离，σ为入射光束角度，w为棱的宽度，r为角锥棱镜表面的半径，M、N为中间变量。

所述的入射光束角度σ小于35.26度。

该系统的输出功率P_out的表达式为：