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一種無線能量傳輸發(fā)射裝置、傳輸系統(tǒng)及傳輸方法與流程

文檔序號:12687737閱讀:來源:國知局

技術特征:

1.一種無線能量傳輸發(fā)射裝置,其特征在于,包括:激光指示器、傳能激光器、激光處理單元以及光學發(fā)射天線,其中,

激光指示器,提供指示光能,并將指示光能傳輸給所述激光處理單元;

傳能激光器,提供待傳輸光能,并將待傳輸光能傳輸給所述激光處理單元;

激光處理單元,對所述激光指示器傳輸?shù)闹甘竟饽苓M行第一基礎處理后,傳輸給所述光學發(fā)射天線;以及根據(jù)接收裝置反射回來的反射指示光能進行第三基礎處理得到反射指示信息,所述反射指示信息用于確定所述光學發(fā)射天線的位置;以及,在確定好所述光學發(fā)射天線的位置后,對所述傳能激光器傳輸?shù)拇齻鬏敼饽苓M行第二基礎處理后,傳輸給光學發(fā)射天線;

光學發(fā)射天線,將激光處理單元傳輸?shù)闹甘竟饽芎痛齻鬏敼饽芟蚪邮昭b置傳輸;所述光學發(fā)射天線包括:第一正透鏡、第二正透鏡;所述第二正透鏡與所述第一正透鏡平行設置;以及伺服控制器,所述伺服控制器用于根據(jù)發(fā)射裝置和接收裝置之間的距離、接收裝置中光電池的面積控制所述第一正透鏡和所述第二正透鏡之間的焦距。

2.如權利要求1所述的無線能量傳輸發(fā)射裝置,其特征在于,

所述激光處理單元,包括按照光路依次設置的二向分色片、第一四分之一波片、偏振分光棱鏡、第二四分之一波片、濾光片、圖像傳感器;以及:

設置在偏振分光棱鏡一側并在指示激光器出射光軸上的起偏器;

所述二向分色片設置在傳能激光器出射光軸延伸段上。

3.如權利要求2所述的無線能量傳輸發(fā)射裝置,其特征在于,

所述第一基礎處理包括:將所述激光指示器傳輸來的指示光能偏振態(tài)經(jīng)起偏器調(diào)整為豎直偏振態(tài),再經(jīng)過偏振分光棱鏡反射至第一四分之一波片,經(jīng)過第一四分之一波片后變?yōu)閳A偏振光,再經(jīng)二向分色片濾光后反射至光學發(fā)射天線;

所述第二基礎處理包括:將所述傳能激光器傳輸來的光能經(jīng)二向分色片濾光后透射至光學發(fā)射天線;

所述第三基礎處理包括:將光學發(fā)射天線接收到的反射指示光能傳輸給二向分色片濾光后反射至第一四分之一波片透射,透射后偏振態(tài)變?yōu)樗狡窆猓俳?jīng)偏振分光棱鏡透射,再依次經(jīng)過第二四分之一波片、濾光片濾波,并由圖像傳感器接收。

4.如權利要求1所述的無線能量傳輸發(fā)射裝置,其特征在于,所述反射指示信息用于確定所述發(fā)射天線的位置包括:根據(jù)指示光能在圖像傳感器的位置調(diào)整光學發(fā)射天線相對于接收裝置的位置,使指示激光聚焦光斑位于圖像傳感器感光面中心,并鎖定光學發(fā)射天線位置。

5.如權利要求2所述的無線能量傳輸發(fā)射裝置,其特征在于,

所述發(fā)射裝置還包括:第一計算機、第一望遠鏡、第一二維轉(zhuǎn)臺;

其中:

所述第一計算機連具有多個連接端口,并且分別連接所述圖像傳感器、第一二維轉(zhuǎn)臺、光學發(fā)射天線;

所述第一望遠鏡設置于所述第一二維轉(zhuǎn)臺上;

所述激光處理單元、光學發(fā)射天線設置于所述第一二維轉(zhuǎn)臺上。

6.一種基于激光的無線能量傳輸系統(tǒng),其特征在于,包括如權利要求1-5中任一項所述的發(fā)射裝置及與其無線傳輸連接的接收裝置,所述接收裝置包括:

光電池,用于將接收到的光能轉(zhuǎn)化成電能;

角錐棱鏡,所述角錐棱鏡固定于所述光電池中心,用于接收光學發(fā)射天線傳輸來的光束并原路反射于光學發(fā)射天線。

7.如權利要求6所述的基于激光的無線能量傳輸系統(tǒng),其特征在于,

所述接收裝置還包括能量管控單元、負載、蓄電池、第二望遠鏡、第二二維轉(zhuǎn)臺、第二計算機;

其中:

所述第二望遠鏡位于所述第二二維轉(zhuǎn)臺上;所述光電池設置于所述第二二維轉(zhuǎn)臺上;所述第二二維轉(zhuǎn)臺與所述第二計算機連接;

所述光電池依次連接有能量管控單元、負載;所述能量管控單元連接有蓄電池。

8.如權利要求6所述的基于激光的無線能量傳輸系統(tǒng),其特征在于,所述圖像傳感器包括聚焦鏡頭及位于所述聚焦鏡頭后焦面上的感光元件。

9.如權利要求6所述的基于激光的無線能量傳輸系統(tǒng),其特征在于,

所述的二向分色片的透射平面與所述的傳能激光器出射激光主軸方向成45°夾角。

10.如權利要求6所述的基于激光的無線能量傳輸系統(tǒng),其特征在于,

所述的第一四分之一波片、偏振分光棱鏡、第二四分之一波片、濾光片、圖像傳感器沿所述的二向分色片的反射面成45°夾角的方向上依次設置。

11.如權利要求6所述的基于激光的無線能量傳輸系統(tǒng),其特征在于,

所述的偏振分光棱鏡的反射面與所述的指示激光器出射激光主軸方向成45°夾角設置;

所述的起偏器的偏振方向與所述的偏振分光棱鏡的反射面平行。

12.如權利要求6所述的基于激光的無線能量傳輸系統(tǒng),其特征在于,所述的第一望遠鏡的光軸方向與所述的傳能激光器出射激光主軸方向平行。

13.一種利用權利要6所述的系統(tǒng)進行無線能量傳輸?shù)姆椒?,其特征在于,包括?/p>

將指示激光器提供的指示光能,通過激光處理單元進行第一基礎處理后提供給光學發(fā)射天線,通過光學發(fā)射天線傳輸至接收裝置;

通過所述光學發(fā)射天線接收接收裝置反射回來的反射指示光能,并通過激光處理單元進行第三基礎處理后得到反射指示信息;

根據(jù)所述反射指示信息確定所述發(fā)射天線的位置;

將傳能激光器提供的待傳輸光能,通過激光處理單元進行第二基礎處理后提供給光學發(fā)射天線,通過所述光學發(fā)射天線傳輸至接收裝置。

14.如權利要求13所述的方法,其特征在于,還包括:

通過接收裝置中的光電池接收來自發(fā)射裝置的待傳輸光能,并轉(zhuǎn)化為電能;

通過接收裝置中的角錐棱鏡將來自發(fā)射裝置的指示光能反射回到所述光學發(fā)射天線。

15.如權利要求14所述的方法,其特征在于,還包括:

接收裝置和發(fā)射裝置通訊定位;

指示激光器出光經(jīng)激光處理單元處理后通過光學發(fā)射天線傳輸?shù)浇邮昭b置上的角錐棱鏡上;

利用角錐棱鏡的任意角入射原路發(fā)射特性,將傳輸來的光束反射到光學發(fā)射天線;

光學發(fā)射天線將角錐棱鏡反射來的光束傳輸給激光處理單元進行調(diào)整或處理;

根據(jù)光電尺寸和傳輸距離,利用伺服電機調(diào)整第一正透鏡與第二正透鏡之間的離焦量ΔL為:

<mrow> <mi>&Delta;</mi> <mi>L</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msubsup> <mi>f</mi> <mn>2</mn> <mn>2</mn> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <mi>D</mi> <mo>-</mo> <mi>L</mi> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msub> <mi>f</mi> <mn>2</mn> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>D</mi> <mo>-</mo> <mi>L</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mi>Z</mi> <mi>D</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>

式中,f2為第二正透鏡的焦距,D為傳能激光在第二正透鏡表面的光斑直徑,L為光電池的直徑,Z為光學發(fā)射天線與光電池的距離;

傳能激光器開啟發(fā)射傳能激光,傳能激光經(jīng)激光處理單元處理后通過光學發(fā)射天線將光束傳輸?shù)焦怆姵厣线M行光電轉(zhuǎn)換,進行無線能量傳輸。

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