CN110441913B - 用于激光充电且无损能量的光斑转化装置及其应用 - Google Patents

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Abstract

一种用于激光充电且无损能量的光斑转化装置及其应用，该光斑转化装置包括反射镜组和用于固定反射镜组的支架，其中，所述反射镜组包括若干反射镜；所述反射镜可调节反射角度，能将照射到反射镜上面的光线反射一角度和一位置。本发明仅需要微调四片反射镜的角度，不同的光斑通过该装置，圆形光斑被转换为矩形光斑，且能量没有损失，提高了转换效率，此外本发明结构简单、操作方便、应用前景好。

Description

用于激光充电且无损能量的光斑转化装置及其应用
技术领域
本发明属于激光充电领域，具体涉及一种用于激光充电且无损能量的光斑转化装置及其应用。
背景技术
激光充电是采用激光光束传输能量，通过光电转换装置，如太阳能电池板，将激光能量转化为电能，给储能装置充电。
激光输出的光斑通常是圆形，而太阳能电池板通常为矩形，要保证激光转换成电能效率较高需要将圆形的光斑整成和电池板匹配的矩形光斑，来进行使用。
然而，通常的方法将圆形光斑转化为矩形光斑都要损失一部分能量。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的之一在于提出一种用于激光充电且无损能量的光斑转化装置及其应用，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。
为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种光斑转化装置，包括反射镜组和用于固定反射镜组的支架，其中，
所述反射镜组包括若干反射镜；
所述反射镜可调节反射角度，能将照射到反射镜上面的光线反射一角度和一位置。
作为本发明的另一个方面，还提供了一种如上所述的光斑转化装置在激光充电领域的应用。
基于上述技术方案可知，本发明的用于激光充电且无损能量的光斑转化装置相对于现有技术至少具有以下优势之一：
1、本发明仅需要微调四片反射镜的角度，不同的光斑通过该装置，圆形光斑被转换为矩形光斑，且能量没有损失，提高了转换效率。
2、本发明结构简单、操作方便、应用前景好。
附图说明
图1是本发明一实施例中反射镜组与支架连接关系的结构示意图(图示为反射镜背面和支架，为方便图示，支架比反射镜画的略大)；
图2是本发明一实施例中光斑转化过程中的光路示意图；
图3是本发明一实施例中光斑转化过程中光斑变化示意图；
图4是本发明一实施例中光斑经过所述光斑转化装置后形成的光斑示意图(其中a图为矩形，b图为较紧凑的矩形，c图为正方形，d图为圆形)；
图5是本发明一实施例中调节旋钮和复位弹簧在反射镜上的位置结构示意图。
上图中，附图标记含义如下：
1-第一反射镜；2-第二反射镜；3-第三反射镜；4-第四反射镜；5-支架；6-调节旋钮；7-复位弹簧。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
本发明公开了一种光斑转化装置，包括反射镜组和用于固定反射镜组的支架，其中，
所述反射镜组包括若干反射镜；
所述反射镜可调节反射角度，能将照射到反射镜上面的光线反射一角度和一位置。
其中，所述支架与反射镜之间设有能够调节反射镜角度的调节旋钮。
其中，所述支架与反射镜组平行设置。
其中，所述支架与反射镜组之间设有能够调节支架与反射镜组之间间距的调节单元；
其中，所述调节单元设置在反射镜组中心。
其中，所述支架与反射镜之间设有复位弹簧。
其中，每个所述的反射镜上均镀有高反膜。
其中，所述高反膜的波长与激光的波长相一致。
其中，每个所述的反射镜均为平面镜。
其中，所述反射镜组的整体轮廓形状包括圆形；
其中，所述反射镜组包括四片相同或相似的直角扇形反射镜，反射镜组中心与支架中心连接。
其中，所述反射镜组的面积总和大于或等于所需要转化激光光斑的面积；
其中，激光光斑通过所述的反射镜组反射后形成的光斑形状包括矩形或正方形。
本发明还公开了一种如上所述的光斑转化装置在激光充电领域的应用。
在一个优选实施方式中，本发明例如采用如下技术方案：
一种适用于激光充电将圆形光斑转化为矩形光斑且无损能量的光斑转化装置，采用反射镜组，可以将圆形光斑转化为矩形光斑且无损能量。具体地，该装置由四片90度扇形反射镜组合，分别为第一反射镜1、第二反射镜2、第三反射镜3、第四反射镜4，如图1放置。
四片反射镜镀高反膜，高反膜的波长与激光的波长相一致。
四片反射镜面积相同，其面积总和大于等于激光光斑面积。
四片反射镜均为平面镜，可调节反射角度，使照射到上面的光线反射到特定的角度(0-90度)和位置。
激光光斑通过扩束准直后照射到该装置上，激光光斑的中心与组合后的四片90度扇形反射镜的中心重合。
通过第一反射镜1、第二反射镜2、第三反射镜3、第四反射镜4，将光斑照射到方形区域(太阳能电池板相匹配的面积)上，如图4所示。
图4列出了三种通过该光斑转化装置将圆形光斑分割的方形光斑。其中，a图为矩形，b图为较紧凑的矩形，c图为正方形，d图为圆形。
该装置仅需要微调四片反射镜的角度，不同的光斑通过该装置，圆形光斑被转换为矩形光斑，且能量没有损失，提高了转换效率。
四片扇形反射镜，组成圆形，四片反射镜初始位置在圆心O点处固定，组成一个圆形的平面。
反射镜背面有一圆形支架5。该支架5的半径与反射镜半径相同(图1为方便图示，支架比反射镜画的略大些)，每个扇形反射镜的直角顶点在圆心处O与支架5圆心O’固定。如图1所示，初始状态时，支架5所在平面与反射镜所在平面平行，两者所在平面相距D，即OO’＝D。
D的长度可估计反射镜想要俯仰的角度和前进后退的位移量来确定，D的长度可以根据要求来缩短或增长。D的长度用一可调的旋钮(调节单元)来控制长短。
扇形反射镜的另两个端点，分别有一个复位弹簧7和一个调节旋钮6和支架5固定，用来控制扇形反射镜和支架5之间的距离。复位弹簧用来向内拉反射镜，旋钮用来向外顶反射镜。
镜子背面结构：以1号扇形反射镜为例(见图5)，扇形反射镜背面有两个调节旋钮6和两个复位弹簧7，可以调整镜子的前后位置和俯仰角度。
例如，当激光光束扩束准直后，平行光束(发射角为0)传播时，光斑直径为0.2m，选取四片组成圆形的扇形反射镜，半径为0.1m。反射镜到接收屏距离为1m。
若反射镜保持初始位置时，形成圆形光斑图形，见图4中d图。
要想形成图4中a图所示的光斑图形：反射镜1和反射镜2不动，保持初始位置。调整反射镜4，使4号区域扇形光斑反射到1号区域，也就是向左移动0.2m及向上移动0.2m。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种光斑转化装置，其特征在于，包括反射镜组和用于固定反射镜组的支架，其中，
所述反射镜组的整体轮廓形状为圆形，包括四片相同或相似的直角扇形反射镜，用于将圆形激光光斑分成四份后转换为矩形光斑；
所述反射镜可调节反射角度，能将照射到反射镜上面的光线反射一角度和一位置。
2.根据权利要求1所述的光斑转化装置，其特征在于，所述支架与反射镜之间设有能够调节反射镜角度的调节旋钮。
3.根据权利要求1所述的光斑转化装置，其特征在于，所述支架与反射镜组平行设置。
4.根据权利要求1所述的光斑转化装置，其特征在于，所述支架与反射镜组之间设有能够调节支架与反射镜组之间间距的调节单元。
5.根据权利要求4所述的光斑转化装置，其特征在于，所述调节单元设置在反射镜组中心。
6.根据权利要求1所述的光斑转化装置，其特征在于，所述支架与反射镜之间设有复位弹簧。
7.根据权利要求1所述的光斑转化装置，其特征在于，每个所述的反射镜上均镀有高反膜。
8.根据权利要求1所述的光斑转化装置，其特征在于，每个所述的反射镜均为平面镜。
9.根据权利要求1所述的光斑转化装置，其特征在于，所述反射镜组中心与支架中心连接。
10.根据权利要求1所述的光斑转化装置，其特征在于，所述反射镜组的面积总和大于或等于所需要转化激光光斑的面积。
11.根据权利要求1-10任一项所述的光斑转化装置在激光充电领域的应用。
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CN102692712B (zh) * 2011-03-25 2016-02-10 青岛海信电器股份有限公司 激光光束整形装置、方法及激光显示设备
CN103091842B (zh) * 2013-01-30 2015-04-22 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 将椭圆高斯光束转化为圆形平顶光束的整形镜组设计方法
CN105428966A (zh) * 2015-12-21 2016-03-23 华中科技大学 一种外光路补偿调节装置及由其构成的激光器
CN108539877A (zh) * 2017-12-22 2018-09-14 天津蓝天太阳科技有限公司 一种用于远程自由空间的智能型激光供能系统

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