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2017年激光能量无线传输技术发展现状与投资机遇

2017-12-07 18:30      责任编辑:冯瀚东    来源:www.newsijie.com    点击:
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2017年激光能量无线传输技术发展现状与投资机遇
 
        激光能量无线传输技术是指利用激光进行能量传输的无线系统,该系统由三个模块组成,即:发射模块、传输模块和光—电转换模块。激光无线能量传输技术的发射端主要采用光纤耦合输出的半导体激光器,它具有高电—光转换效率、体积小、重量轻、低成本等优点,能提供太阳能电池吸收峰的800nm左右的激光,激光光束经过发射天线整形,集中、准直后发射,经过空间链路到达光电转换模块,完成激光—电能的转换。激光束发射方向是由传输控制模块完成的,使光束与激光电板正入射,达到最高的光电转换效率。
 
        激光无线能量传输方向性强、能量集中,可以用较小的发射功率实现远距离的供电,是目前研究的重点。目前,激光无线能量传输技术的研究重点在航空航天领域,尚无产品上市,大多处于仿真实验阶段。目前应用最为成熟的激光产品为激光器,主要应用在打标、通信、光谱、测距、雷达、切割、武器、唱片、指示、矫视、美容、扫描、灭蚊等反面。
 
        根据新思界产业研究中心公布的《2017-2022年中国激光无线能量传输技术发展现状与投资机遇》显示,激光无线能量传输在国内外均处于研发阶段,以军工企业为主。我国高度重视激光无线能量技术的发展,在“自然科学基金”和“国家863计划”中都有相关课题,其中“自然科学基金”项目为太阳光泵浦Nd:YAG激光器技术研究,建立太阳光泵浦固体激光器的能量转换模型,研究提高太阳光泵浦固体激光器的转换效率涉及的各项技术,具体研究选择适合太阳光泵浦的固体激光材料、研究大口径高效率聚光光学元件的设计制作、研究高效率三维复合抛物面聚光器(CPC)的设计和加工、研究聚光光学系统与激光材料的高效耦合技术,最终实现太阳光泵浦固体激光器的高效率输出。“国家863计划”项目为基于激光无线能量传输系统机理分析、关键技术研究,主要研究分布式可重构卫星系统模块航天器间激光无线能量传输技术,旨在突破在轨卫星/航天器间远距离高效充电。研究传输机理,进行关键技术攻关,完成地面试验原理样机,获得46%的系统高效转换效率。其余国内公司主要有南京慧波科教仪器研究所、深圳新岸通讯技术有限公司等,多为理论研究。
 
        国外激光无线能量传输以美国、俄罗斯、欧洲、以色列为主,主要公司和研究机构有洛克希德•马丁公司、“能源”火箭航天公司、微软亚洲研究院和Wi-Charge公司。
 
        1、洛克希德•马丁公司 洛克希德•马丁公司与美国激光动力公司共同研发激光无线能量传输技术,并在2012年7月完成了室内风洞充电测试,该技术主要用在室外无人机充电。2013年5月,装备了世界首款激光充电系统的垂直起降飞机将进行首次飞行。该激光充电系统名为“隐形塔”,可利用激光为任意多旋翼直升机通过光纤传送能量。
 
        2、“能源”火箭航天公司 2016年6月份,“能源”火箭航天公司进行了一项特别的实验,该公司利用激光为1.5公里以外的手机充电1小时。这个实验是在两座相隔1.5公里的大楼间完成的。通过在其中一个屋顶安装激光发射器,另一个屋顶安装对光板,并且在对光板上加入了常规移动电话充电端口,能为手机进行充电。由于激光的能量集中且非常强,所以利用对光板上的接收器,能够将激光转化为电能输送给手机。在这个过程中,虽然对光板长度只有10cm,但依然精确地接收到了激光。未来,俄准备用这一技术为无人机和人造卫星等航天器远程充电。
 
        3、微软亚洲研究院 微软亚洲研究院在2015年曾经做过关于利用光线充电的原型,当时被称为AutoCharge。AutoCharge是一种自动定位桌子上的智能手机,并为它们充电的技术。AutoCharge可以被安装在天花板上,有两个工作模块:一个监测模块,其采用的是微软的Kinect摄像头,可以扫描像智能手机样子的物体;另一个是充电模式,采用了UltraFire CREE XM-L T6来聚焦LED光线。
 
        4、Wi-Charge公司 Wi-Charge是一家来自以色列的初创企业,他们研发了一种红外光充电系统,这套充电系统利用发射机将能量转化为红外光,借助电子设备上附带的接收机将红外光转化成电能,可供约4.5米范围内的设备充电。Wi-Charge充电的对象主要聚焦于平板电脑、笔记本以及手机等更小的电子产品上。
 
        新思界产业研究员认为,激光无线能量传输技术可为空间科学研究、天极遥感和环境监测等提供技术先进、应用灵活的能量获取手段,可满足多类重大应用需求,使得遥感和空间科学研究更加方便、快捷。通过航天技术应用领域该技术的发展,不但可以用于空间太阳能电站等空间应用领域,还可以应用于空—地、空—空、地面等多种无线能量传输应用场合,拓展无人机、无线传感、快速充电等多种应用设备、设施的应用范围和应用模式,具有广阔的应用前景和巨大的经济效益。
 
关键字: 无线充电 前景 激光能量无线传输