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上海光学精密机械研究所提出利用全固态激光的腔内光作为无线能量传输媒介的谐振光束充电技术
时间:2020-04-09 08:25  浏览:247
  目前,物联网设备的电量供给成为制约物联网发展的障碍之一。近日,上海光学精密机械研究所提出利用全固态激光的腔内光作为无线能量传输媒介的谐振光束充电技术,可以安全传输数瓦的无线功率到数米的距离,该技术有望广泛应用于手机等电子器件的远程无线充电中。

       无线能量传输是指无线能量传输或无线功率传输,是指能量从能量源传输到电负载的一个过程,这个过程不是传统的用有线来完成,而是通过无线传输实现。

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       无线能量传输技术分别是:

       ① 辐射技术:通过某种独特的接收器接收空气中尚未散失的辐射能量,并将其转换成电能,储存给附近的电池中;

       ② 磁场共振技术:当两个物体在同一频率实现共振时,将实现能量的无线传输;

       ③ 电感耦合技术:通过相对很直接的接触来进行能量传输,尤如把机器放在一个垫子上就能进行充电;

       ④ 从环境中“收获”能源:将自然界出现的热能、光能和振动能转换成所需的能量

       近场无线能量传输与远场无线能量传输。近场无线能量传输技术主要有磁感应和磁共振。远场无线能量传输技术主要有射频、超声波、激光等。但是由于技术限制,现有的无线传能技术均无法同时实现安全、远距离、高功率的无线能量传输。

       半导体泵浦固体激光器

       一种用半导体固体激光材料作为工作物质的新型激光器。该类型的激光器利用输出固定波长的半导体激光器代替了传统的氪灯或氙灯来对激光晶体进行泵浦,从而取得了崭新的发展,被称为第二代的激光器。半导体泵浦固体激光器的种类很多,可以是连续的、脉冲的、调Q的,以及加倍频混频等非线性转换的。工作物质的形状有圆柱和板条状的。而泵浦的耦合方式可分为端面泵浦和侧面泵浦,其中端面泵浦又可分为直接端面泵浦和光纤耦合端面泵浦两种结构。

       这是一种高效率、长寿命、光束质量高、稳定性好、结构紧凑小型化的第二代新型固体激光器,已在空间通讯,光纤通信,大气研究,环境科学,医疗器械,光学图象处理,激光打印机等高科技领域有着独具特色的应用前景。

       全固态激光器

       是指以半导体激光器作为泵浦源的固体激光器,相对于只要求工作物质为固体激光材料的传统固体激光器,DPL的激光工作物质、激励源等部分均由固体物质构成,它集中了传统固体激光器和半导体激光器的优势于一身,具有体积小、重量轻、效率高、性能稳定、可靠性好、寿命长、易操作、运转灵便(连续/重复率/长/短脉冲)、易智能化、无污染等优点,成为目前最具潜力的新一代激光源之一。。

       半导体激光泵浦的全固态激光器是20世纪80年代末期出现的新型激光器。全固态激光器的总体效率至少要比灯泵浦高10倍,由于单位输出的热负荷降低,可获取更高的功率,系统寿命和可靠性大约是闪光灯泵浦系统的100倍,因此,半导体激光器泵浦技术为固体激光器注入了新的生机和活力,使全固态激光器同时具有固体激光器和半导体激光器的双重特点,它的出现和逐渐成熟是固体激光器的一场革命,也是固体激光器的发展方向。

       全固态激光器的种类:

       按泵浦方式来分类,全固态激光器可分为端面泵浦、侧面泵浦和混合泵浦等类型。一般来说,中小功率的激光器多采用端面泵浦方式,可得到比较好的光束质量;而高功率的激光器多采用侧面泵浦或混合泵浦方式,但光束质量比较差。近来,随着泵浦技术研究的不断发展和成熟,也有人采用特殊技术、利用侧泵方式获得了高光束质量的激光输出,及利用端泵方式实现高功率的报道。

       按工作物质形状来分类,全固态激光器常被分为以下几种:棒状激光器、板条激光器, 盘片激光器和光纤激光器等。它们各有优点,近来都吸引了众多的科研工作者的光,并都获得了迅速的发展,当前,最高功率已实现万瓦级的激光输出。

       DPL具有的独特优势以及广阔的应用前景,国际上都投入了大量的人力和财力进行研究并取得了重大进展,当前输出平均功率均已超过万瓦,并已经分别用于工业或军事领域。国内在这方面的研究起步较晚,与国际尚有较大差距,但发展非常迅速,已逐步接近国际水平。2008年7月,中国科学院半导体研究所为国内首家研制成功满足工业需求的千瓦级全固态激光器的单位。

       另外,DPL通过变频可实现红、绿、蓝等可见光输出,进一步变频可实现紫外甚至深紫外的激光输出,而利用光参量等方式,它又可以实现中红外的输出,因此具有非常广阔的输出波段。再加上DPL输出功率动态范围极大(从mW到TW),又便于模块化和电激励,因此已成为激光技术的重要发展方向,是目前最具潜力的新一代激光源之一,应用范围遍及材料加工、信息业、医疗、生物工程、环保和能源等重要领域。
 
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