[發明專利]一種基于光電池的激光供能裝置

在審

• 申請號: 202110231357.0
• 申請日: 2021-03-02
• 公開（公告）號: CN113036949A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 牛曉晨;陳碩;劉占元;黃杰
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院有限公司;國網山東省電力公司威海供電公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J50/30
• 分類號: H02J50/30;H02J13/00;H02J50/70;G02B6/26;H01L31/105;H01L31/0304
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 李靜玉

本發明公開了一種基于光電池的激光供能裝置，包括：激光模塊、傳輸光纖、耦合模塊以及光電轉換模塊，激光模塊輸出的光信號通過傳輸光纖傳輸至耦合模塊；耦合模塊用于將接收的光信號分為多路光信號輸入至光電轉換模塊中；光電轉換模塊包括多個InP光電池單元，每個InP光電池單元用于接收輸入的一路光信號，將接收的光信號轉換為電信號。通過實施本發明，采用耦合模塊將傳輸光纖傳輸的光分別輸入至多個InP光電池單元中，由于每個InP光電池單元存在光輸入上限，光功率過大會導致光電池飽和影響光電轉換效率，因此耦合模塊分光的方法可以有效降低到達每個光電池上的光強，避免造成光電池接收的光強過大造成光電池飽和，從而提升整體效率。

技術領域

本發明涉及激光供能領域，具體涉及一種基于光電池的激光供能裝置。

背景技術

激光無線能量傳輸技術是將激光束作為能量傳輸的載體，采用光電池實現光電轉換，其可以應用于高電壓、強電磁干擾等極端惡劣環境下的以安全可靠供電為最終目的的光電能量傳輸系統，也可以應用于遠距離傳輸的場景中。由于激光送能系統具有絕緣簡單、抗電磁干擾能力強等特點，在高電壓、強磁場等應用場景得到了廣泛的應用，逐漸成為一種可靠的供能手段。

目前，由于GaAs基光電池發展較為成熟，在激光供能系統中，大多采用GaAs基光電池作為光電能量轉換結構，同時，采用GaAs基光電池的激光供能系統在808nm波段的光電轉換效率達到了40％。然而，在該激光供能系統中，為了使光電池在相應波段的轉換效率達到最佳，需要采用特殊定制的傳輸光纖，并且該傳輸光纖難以實現長距離的能量輸送。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供一種基于光電池的激光供能裝置，以解決現有技術中激光供能系統采用的傳輸光纖無法實現長距離能量輸送的技術問題。

本發明實施例提供的技術方案如下：

本發明實施例提供一種基于光電池的激光供能裝置，該裝置包括：激光模塊、傳輸光纖、耦合模塊以及光電轉換模塊，所述激光模塊輸出的光信號通過所述傳輸光纖傳輸至所述耦合模塊；所述耦合模塊用于將接收的光信號分為多路光信號輸入至所述光電轉換模塊中；所述光電轉換模塊包括多個InP光電池單元，每個InP光電池單元用于接收輸入的一路光信號，將接收的光信號轉換為電信號。

可選地，所述傳輸光纖為通信用單模光纖，所述傳輸光纖在1310nm和1550nm具有低損耗窗口。

可選地，所述耦合模塊包括：1×n耦合器，n為大于1的整數。

可選地，所述激光模塊包括：放大自發輔助光源、光纖激光器、半導體激光器中的任意一種。

可選地，所述激光模塊的線寬大于等于1MHz。

可選地，所述InP光電池單元包括：光纖耦合單元、準直單元、芯片以及引出電極，所述光纖耦合單元和準直單元用于將接收的光信號整形后輸入至所述芯片中，所述芯片將整形后的光信號轉換為電信號通過所述引出電極輸出。

可選地，所述InP光電池單元包括：PIN探測器或InP多結探測器。

可選地，該基于光電池的激光供能裝置還包括：能量管理模塊，所述能量管理模塊連接所述光電耦合模塊，所述能量管理模塊用于將多個InP光電池單元輸出的電信號收集并輸出。

可選地，所述能量管理模塊還用于改變多個InP光電池單元之間的連接關系為串聯連接、并聯連接或串并聯連接。

本發明技術方案，具有如下優點：