一种瓦级输出功率的激光供电接收端装置和系统的制作方法

本发明涉及激光光纤供电技术领域，本发明涉及一种瓦级输出功率的激光供电接收端装置和系统。

背景技术：

激光光纤供电是高压(hv)环境中传感节点电源的首选解决方案。选择激光光纤供电系统而不是常规电源的原因是对电隔离，雷电保护，抗电火花，抗电磁干扰，减轻重量，耐腐蚀等方面的要求，因此特别适合应用于高压输变电设备监测传感节点的安全和可靠供电中。用于高压环境中监测传感应用的激光光纤供电系统的负载功率要求通常在几瓦特或几十瓦特的范围内，而通过光纤传输的光功率则需要是负载功率的两倍以上，比光通信中使用的光功率要高得多。

关键高压设备状态的在线监测是早期发现异常和采取补救措施的重要手段，以确保电网可靠运行并避免经济和人员损失。激光光纤供电系统中的激光供电接收端装置和传感器节点通常被一起安装在高电位区域，给激光光纤供电系统的维护和故障检修带来的很大的困难。因此，这对激光光纤供电系统的核心器件的长期可靠性提出了很高的要求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中激光供电接收端装置在持续输出瓦级功率情况下的长期可靠性较差的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种瓦级输出功率的激光供电接收端装置，包括：第一电压转换器，第一电压转换器适于对传感节点进行供电；光伏模块，所述光伏模块适于与第一电压转换器的输入端电学连接；超级电容储能模块，所述光伏模块还适于对超级电容储能模块充电，所述超级电容储能模块适于与第一电压转换器的输入端电学连接；第一微控制器，所述第一微控制器基于所述光伏模块和第一电压转换器的输出功率以及所述超级电容储能模块的工作电压，对所述光伏模块的入射激光功率执行回路反馈控制，且对所述超级电容储能模块的充放电进行管控。

可选的，所述光伏模块包括若干个串联的子光伏电池，光伏模块采用垂直堆叠的多结结构或横向分段的多段单结结构在单片上集成串联的多个子光伏电池。

可选的，所述光伏模块包括：自上至下垂直堆叠的第一子光伏电池至第m子光伏电池，m为大于2的整数；第一隧穿结至第m-1隧穿结，第j隧穿结位于第j子光伏电池与第j+1子光伏电池之间，j为大于等于1且小于等于m-1的整数。

可选的，各子光伏电池均包括半导体pn结，每个子光伏电池的半导体pn结的厚度根据设置；α(λ)是给定入射激光波长λ下的光吸收系数；ti是第i子光伏电池的半导体pn结的厚度，i为大于等于1且小于等于m-1的整数；ii是进入第i子光伏电池的激光强度，ii+1是进入第i+1子光伏电池的激光强度。

可选的，m为大于等于4的整数。

可选的，第m子光伏电池中半导体pn结的厚度为2800纳米～3200纳米。

可选的，第一子光伏电池至第m子光伏电池中，每个子电池均包含自下至上层叠的背面场层、基础层、发射层和窗口层，所述基础层和发射层构成半导体pn结，窗口层的能隙分别大于基础层和发射层的能隙，背面场层的能隙分别大于基础层和发射层的能隙。

可选的，半导体pn结的材料包括掺杂导电离子的砷化镓、磷化铟或锑化镓。

可选的，所述光伏模块还包括：位于第m子光伏电池底部的衬底层；对于第m子光伏电池的背面场层的导电类型与衬底层的导电类型相同；第一子光伏电池至第m-1子光伏电池中背面场层的导电类型与基础层的导电类型相同且与第m子光伏电池的导电类型相反，第一子光伏电池至第m子光伏电池中窗口层的导电类型与发射层的导电类型相同。

可选的，第一子光伏电池的窗口层的厚度分别大于第二子光伏电池至第m子光伏电池的窗口层的厚度。

可选的，所述光伏模块具有50％以上的光电转换效率。

可选的，所述光伏模块还包括：位于所述第一子光伏电池顶部的栅线层；位于栅线层和第一子光伏电池之间的接触层；位于接触层侧部且被栅线层暴露的增透膜。

可选的，所述增透膜包括第一子增透膜和第二子增透膜，第一子增透膜位于第二子增透膜和第一子光伏电池之间，所述第一子增透膜的折射率间于第二子增透膜的折射率和第一子光伏电池的窗口层的折射率之间。

可选的，所述栅线层包括相对的主栅线和位于相对的主栅线之间且与主栅线连接的若干间隔的细栅线；相邻细栅线之间的间距为20μm～70μm；栅线层的高度为1μm～3μm；主栅线的宽度为90μm～130μm；细栅线的宽度为3μm～5μm。

可选的，所述光伏模块安装在绝缘导热基底上，所述绝缘导热基底上具有封装所述光伏模块的散热封装体，所述散热封装体具有接口，所述接口用于耦合连接光伏模块和能量光纤。

可选的，所述绝缘导热基底的材料包括氧化铝、氮化硼、碳化硅、或氮化铝。

可选的，所述散热封装体的材料为金属散热材料。

可选的，所述超级电容储能模块的容量根据进行设置；

或者，超级电容储能模快的容量c满足：

其中，p是传感节点所需的峰值功率，t是峰值功率持续时间，vcapacitor1是超级电容储能模块的工作电压的最大值，vdropout是超级电容储能模块的最小放电电压，edc/dc是第一电压转换器的转换效率，c是超级电容储能模快的容量；a为安全裕度。

可选的，当时，超级电容储能模快的下限工作电压阈值的设置需要满足：q2为下限工作电压阈值。

可选的，所述瓦级输出功率的激光供电接收端装置中的光伏模块的数量为一个或者多个，所述瓦级输出功率的激光供电接收端装置中超级电容储能模块的数量为一个或者多个；当瓦级输出功率的激光供电接收端装置中的光伏模块的数量为多个时，多个光伏模块串联组合，再与至少一个共同的超级电容储能模块并联后接入第一电压转换器，或者，多个光伏模块同时和至少一个共同的超级电容储能模块并联后接入第一电压转换器。

可选的，还包括：第一光通信收发器；内部电源管理模块，所述内部电源管理模块适于从光伏模块的输出端取能并对第一微控制器和第一光通信收发器供电。

可选的，所述内部电源管理模块包括依次串联连接的降压稳压器、内部储能器和第二升压型电压转换器，所述降压稳压器适于与所述光伏模块电学连接，所述第二升压型电压转换器适于和第一微控制器电学连接。

可选的，所述内部储能器的容量为2f～4f。

可选的，还包括：开关单元，所述开关单元包括第一开关和第二开关和第三开关，第一开关位于光伏模块的输出端和超级电容储能模块的充电端之间的路径上；所述第二开关位于光伏模块的输出端和第一电压转换器的输入端之间的路径上；第三开关位于超级电容储能模块的放电端和第一电压转换器的输入端之间的路径上；第一开关、第二开关和第三开关的工作状态由第一微控制器控制。可选的，第一开口、第二开关和第三开关均为mos晶体管。

可选的，还包括：第一低通滤波电路，所述第一低通滤波电路连接第一电压转换器的输出端和第一微控制器，第一低通滤波电路适于对第一电压转换器的输出电压信号平滑处理后输入至第一微控制器；第一电流感应放大器，第一电流感应放大器适于测试第一电压转换器的输出端的电流并输出至第一微控制器；第二低通滤波电路，第二低通滤波电路连接光伏模块的输出端和第一微控制器，第二低通滤波电路适于对光伏模块的输出电压信号平滑处理后输入至第一微控制器；第二电流感应放大器，第二电流感应放大器适于测试光伏模块的输出端的电流并输出至第一微控制器。

本发明还提供一种激光光纤供电系统，包括本发明的瓦级输出功率的激光供电接收端装置。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明技术方案提供的瓦级输出功率的激光供电接收端装置，包括与光伏模块并联连接的超级电容储能模块，所述光伏模块适于对超级电容储能模块充电，所述超级电容储能模块与第一电压转换器电学连接。所述第一微控制器基于对所述光伏模块和第一电压转换器的输出功率以及所述超级电容储能模块的工作电压进行测量，对所述光伏模块的入射激光功率执行回路反馈控制，且对所述超级电容储能模块的充放电进行管控。超级电容储能模快能够在传感节点具有负载峰值功率时通过快速放电对光伏模块的输出功率进行补充，以填补所需功率缺口，这样可避免光伏模块为了满足负载峰值功率要求而持续运行在大功率模式下产生过多热量，降低光伏模块的热应力。所述瓦级输出功率的激光供电接收端装置的长期可靠性提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种激光光纤供电系统的结构示意图；

图2是本发明一实施例中瓦级输出功率的激光供电接收端装置的结构示意图；

图3是本发明一实施例中五结光伏模块的结构示意图；

图4是本发明一实施例光伏模块中的栅线层的俯视示意图；

图5是本发明一实施例光伏模块中的栅线层的局部示意图；

图6是本发明一实施例中光伏模块与超级电容储能模块的一种电学连接示意图；

图7是本发明一实施例中光伏模块与超级电容储能模块的另一种电学连接示意图；

图8是本发明一实施例中内部电源管理模块的框图示意图。

具体实施方式

一种激光光纤供电系统，参考图1，包括：激光供电基站10、光纤和激光供电接收端装置20组成。激光供电基站10包括：激光器11、激光驱动器12、第一微控制器13和第一光通信收发器14。光纤包括能量光纤31和数据光纤32。激光供电接收端装置20包括光伏模块21、能量管理单元22、第二微控制器23和第二光通信收发器24。

激光器11为大功率激光二极管，激光器11将电能转换为光能，然后通过能量光纤将其传输到激光供电接收端装置20。激光器11的输出功率通过激光驱动器12的电流来调节。激光供电接收端装置20通过能量光纤31接收从激光供电基站10输出的激光能量，并通过光伏模块21将光能转换为电能。能量管理单元22用于为传感节点提供匹配的电压和功率。能量管理单元22包含储能器件和dc/dc转换器。

上述的激光光纤供电系统在持续输出瓦级功率情况下长期可靠性较差。

经发明人研究发现：

激光器11和光伏模块21是半导体器件，其性能和寿命易受热应力的影响。在激光器11从电到光的转化过程，以及光伏模块21从光到电的转化过程，大量的能量将以热的形式损失，进而导致提高器件和电路的工作温度。光伏模块21在光电转化过程中产生的热量在很大程度上取决于所需的输出功率以及相应的功率转换效率。一方面，如果光伏模块的输出功率长期大于负载实际所需功率，则会造成能量的浪费和产生不必要的热量；另一方面，单个光伏模块可能无法满足有些监测应用的负载功率要求，尤其是持续时间不长但峰值功率很高的场景，因此，需要激光器11持续输出足够的光功率，以便光伏模块21可以提供足够的电功率，满足突发事件发生时的传感器峰值功率需求。这种模式可以确保安全的电源供应，但最大缺点是光伏模块21需要在大功率模式下持续运行，并由于大量能量损耗而产生热量，更具体地，取决于高压网络的特定传感应用，传感节点的峰值功率需求可能非常，这就导致光伏模块21在进行光伏转换时会产生大量热能，进而提高器件和电路的工作温度。

激光供电接收端装置20需要通过激光伏转换供电，电能十分可贵，所以必须采用被动冷却的方法，因此对工作中的光伏模块21进行有效的散热和温度控制，是一个很大的挑战。如果激光供电接收端装置20不能及时散热，将使工作温度超过一定阈值，这会进一步降低光伏模块21的光电转换效率，进而产生更多热能，形成恶性循环，最终导致光伏模块21长期运行情况下性能下降，使用寿命降低。

在此基础上，本实施例提供一种瓦级输出功率的激光供电接收端装置，包括：第一电压转换器，第一电压转换器适于对传感节点进行供电；光伏模块，所述光伏模块适于与第一电压转换器的输入端电学连接；超级电容储能模块，所述光伏模块还适于对超级电容储能模块充电，所述超级电容储能模块适于与第一电压转换器的输入端电学连接；第一微控制器，所述第一微控制器基于所述光伏模块和第一电压转换器的输出功率以及所述超级电容储能模块的工作电压，对所述光伏模块的入射激光功率执行回路反馈控制，且对所述超级电容储能模块的充放电进行管控。所述激光供电接收端装置在持续输出瓦级功率情况下的长期可靠性提高。

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明一实施例提供一种瓦级输出功率的激光供电接收端装置100，参考图2，包括：

第一电压转换器103适于对传感节点进行供电；

光伏模块101，所述光伏模块101适于与第一电压转换器103的输入端电学连接；

超级电容储能模块102，所述光伏模块101还适于对超级电容储能模块102充电，所述超级电容储能模块102与第一电压转换器103的输入端电学连接；

第一微控制器104，所述第一微控制器104基于所述光伏模块101和第一电压转换器103的输出功率以及所述超级电容储能模块102的工作电压，对所述光伏模块101的入射激光功率执行回路反馈控制，且对所述超级电容储能模块102的充放电进行管控。

所述瓦级输出功率的激光供电接收端装置100还包括：第一光通信收发器105、内部电源管理模块106。第一光通信收发器105与第一微控制器104连接，所述第一微控制器104能控制第一光通信收发器105给激光供电基站发送数据包。

所述光伏模块101适于进行光电转换。具体的，所述光伏模块101接收从激光供电基站输出的激光能量并将激光能量转换为电能。所述光伏模块101适于输出电能至第一电压转换器103。所述光伏模块101具有瓦级输出功率，在一个具体的实施例中，所述光伏模块101的输出功率为1w～10w，如2w～8w。

一种优选实施例中，所述光伏模块101在1w～10w输出功率范围内具有50％以上的光电转换效率，如50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％。在一个实施例中，所述光伏模块101具有较高的光电转换效率，优选的，光伏模块101的光电转换效率大于等于50％。

本发明中的一个重要的内容就是对光伏模块101的设计改进以实现光伏模块101在较高输出功率的同时具有较高的光电转换效率。

光伏模块101包括半导体pn结，所述半导体pn结吸收光子并形成自由载流子。

在一个实施例中，所述半导体pn结的材料采用具有高吸收系数和高电子迁移率的直接带隙半导体材料制备，如砷化镓(gaas)、磷化铟(inp)或锑化镓(gasb)，也就是说，半导体pn结的材料为掺杂导电离子的砷化镓、掺杂导电离子的磷化铟或者掺杂导电离子的锑化镓。

所述光伏模块101的最佳入射激光波长区域范围参照半导体pn结选用的半导体材料在室温下的能隙确定。在一个具体的实施例中，所述光伏模块101的半导体pn结采用砷化镓制备，相应的，选择808纳米波长的入射激光，能以更低的成本实现约50％以上的光电转换效率指标。

在一个实施例中，为了在瓦级输出功率下获得较高的光电转换效率，光伏模块101包括若干个串联的子光伏电池，各子光伏电池均包括半导体pn结。采用单片集成的方式串联若干个子光伏电池以提升输出电压，光伏模块101的输出电压等于若干个子光伏电池的输出电压的之和。进一步的，对于在单片上集成串联的多个子光伏电池，光伏模块101采用垂直堆叠的多结结构或横向分段的多段单结结构在单片上集成串联的多个子光伏电池。优选的，所述光伏模块101采用垂直堆叠的多结结构集成串联多个子光伏电池，形成多结光伏模块，使得组装封装工艺的复杂度降低、光伏模块101的尺寸降低，以及批量生产的成本降低。

在一个实施例中，光伏模块101采用垂直堆叠的多结结构集成串联多个子光伏电池时，光伏模块101中的每个子光伏电池中的半导体pn结的厚度被精确计算，以确保每个子光伏电池能吸收相同比例的光子和产生相等的电流，实现电流匹配和最大化光电转换效率，具体的，光伏模块101中，每个子光伏电池的半导体pn结的厚度根据比尔-兰伯特(beer-lambert)指数吸收定律进行设计：

(式1)中，α(λ)是给定入射激光波长λ下的光吸收系数；从光伏模块101中顶部至底部包括第一子光伏电池至第m子光伏电池，ti是第i子光伏电池的半导体pn结的厚度，i为大于等于1且小于等于m-1的整数；ii是进入光伏模块101中第i子光伏电池的激光强度，，ii+1是进入第i+1子光伏电池的激光强度。根据上述定律，光伏模块101中，第一子光伏电池中的半导体pn结的厚度至第m子光伏电池中的半导体pn结的厚度是逐层增大的，且随着结数增加，第一子光伏电池厚度变薄。

在一个具体的实施例中，第m子光伏电池中半导体pn结的厚度为2800纳米～3200纳米，如2800纳米、2900纳米、3000纳米、3100纳米或3200纳米。第一子光伏电池的厚度至第m-1子光伏电池的厚度按照上述比尔-兰伯特(beer-lambert)指数吸收定律进行设计。若第m子光伏电池的厚度过小，那么第一子光伏电池至第m子光伏电池无法充分的吸收入射激光的能量，导致光电转换效率没有更好的得到提升；若第m子光伏电池的厚度大于3200纳米，则第一子光伏电池至第m-1子光伏电池的厚度过厚，不同子光伏电池无法按相同比例吸收光子，导致各子光伏电池中的电流失配，光电转换效率降低。因此设置底层的第m子光伏电池的厚度对于光电转换效率的提升是非常重要的。

进一步的，m大于等于4。m大于等于4时，子光伏电池的数量较多，更好的提高光伏模块的开路电压。

当光伏模块101采用垂直堆叠的多结结构集成串联多个子光伏电池，子光伏电池的半导体pn结的材料为掺杂导电离子的砷化镓时，在入射激光波长为808nm时，光吸收系数α(λ)为1.24×10⁴cm^-1。

当光伏模块101采用垂直堆叠的多结结构集成串联多个子光伏电池时，光伏模块101中的每个子光伏电池之间通过隧穿结串联互连。所述隧穿结是高掺杂的薄层pn结，隧穿结的材料为掺杂导电离子的砷化镓(gaas)、砷化镓铝(algaas)或磷化镓铟(gainp)。所述隧穿结部吸收入射激光的能量，但是允许载流子以最小的电压损失通过。具体的，若干隧穿结包括第一隧穿结至第m-1隧穿结，第j隧穿结位于第j子光伏电池与第j+1子光伏电池之间，j为大于等于1且小于等于m-1的整数。

理论上，对于采用砷化镓材料的半导体pn结构成的光伏模块101，使用接近850nm的激光波长可以产生更小的热损耗，在理想条件下可获得更好的光电转换效率。然而在实际研制中，基于砷化镓生长出的晶体的质量以及光伏模块的结构和关键参数设计，会对入射激光的吸收效率以及电阻和电流失配损耗产生影响，并最终影响可实现的光电转换效率。鉴于808nm是目前市售二极管泵浦激光器的标准波长，有很多高质量、高效率且带耦合光纤的产品可供选择。作为本发明的一种优选实施例，从实际应用考虑，将砷化镓材料的半导体pn结构成的光伏模块101的入射激光波长确定为808nm，再根据确定的入射激光波长对所述光伏模块进行优化设计。值得进一步说明的是，单结砷化镓的光伏模块的开路电压最高约1.2v，如果直接用于瓦级功率负载供电，所需光电流以及由此产生的电阻损耗会随输出功率的增大而增加，从而导致光电转换效率降低，并且在小面积的光伏模块上提高光电流就需要提高载流子密度，对光伏模块及激光器的半导体材料、制造工艺和光耦合等方面会提出更多技术要求和挑战。因此，在本发明的优选实施例中，采用多结砷化镓的光伏模块来实现在1w～10w输出功率范围内的50％以上的光电转换效率。

在一个具体的实施例中，光伏模块101采用垂直堆叠的多结结构集成串联多个子光伏电池，多个子光伏电池包括在上至下垂直堆叠的第一子光伏电池、第二子光伏电池、第三子光伏电池、第四子光伏电池和第五子光伏电池，为了方便描述，将具有第一子光伏电池、第二子光伏电池、第三子光伏电池、第四子光伏电池和第五子光伏电池的光伏模块称为五结光伏模块。相应的，五结光伏模块还包括：位于第一子光伏电池与第二子光伏电池之间的第一隧道结；位于第二子光伏电池与第三子光伏电池之间的第二隧道结；位于第三子光伏电池和第四子光伏电池之间的第三隧道结；位于第四子光伏电池至第五子光伏电池之间的第四隧道结。

本实施例中，光伏模块101采用垂直堆叠的多结结构集成串联多个子光伏电池时，所述光伏模块还包括：位于第m子光伏电池底部的衬底层；位于衬底层背向所述第m子光伏电池的底部接触金属层。所述衬底层是生长整个第一子光伏电池至第m子光伏电池以及各隧道结的半导体晶圆，决定了晶格结构的类型以及可以在其上生长的材料成分。本实施例中，所述衬底层为n型砷化镓(gaas)。底部接触金属层覆盖所述衬底层的整个背面并与所述衬底层形成欧姆接触，具有良好的附着力和较低的接触电阻。所述光伏模块还包括：位于所述第一子光伏电池顶部的栅线层；位于栅线层和第一子光伏电池之间的接触层；位于接触层侧部且被栅线层暴露的增透膜。

第一子光伏电池至第m子光伏电池中，每个子电池均包含自下至上层叠的背面场层、基础层、发射层和窗口层，所述基础层和发射层构成半导体pn结。窗口层和背面场层对入射激光透明，窗口层的能隙分别大于基础层和发射层的能隙，背面场层的能隙分别大于基础层和发射层的能隙，这样使得多数载流子(多子)在窗口层和背面场层中自由流动，且窗口层和背面场层对少数载流子(少子)形成能垒，阻止少数载流子扩散到金属-半导体界面进行表面复合后降低光电压和转换效率。在一个具体的实施例中，窗口层的材料为n型砷化铝镓(algaas)，背面场层的材料为p型或n型砷化铝镓(algaas)。

本实施例中，第m-1子光伏电池至第一子光伏电池中背面场层的导电类型为p型，例如p型砷化铝镓，第m子光伏电池的中背面场层的导电类型为n型，例如n型砷化铝镓(algaas)，第一子光伏电池至第m子光伏电池中窗口层的导电类型为n型，例如n型砷化铝镓(algaas)。

对于第m子光伏电池的背面场层的导电类型与衬底层的导电类型相同，这样使得第m子光伏电池在衬底层上生长的质量较高。

而对于第一子光伏电池至第m-1子光伏电池，设置第一子光伏电池至第m-1子光伏电池中背面场层的导电类型与基础层的导电类型相同且与第m子光伏电池的导电类型相反，这样使得基础层的质量较好。而对于第一子光伏电池至第m子光伏电池中窗口层的导电类型与发射层的导电类型相同，使得窗口层的的质量较好。对于光电转换这样的设置对于光电转换效率的提高有帮助。

本实施例中，所述第一子光伏电池的窗口层也充当横向传导层，第一子光伏电池的窗口层的厚度被适当增加以提高光伏模块101顶部的电导率，从而减少对栅线层的依赖，这样有利于最终获得更高光电转换效率。所述第一子光伏电池的窗口层的厚度分别大于第二子光伏电池至第m子光伏电池的窗口层的厚度。

在一个实施例中，所述基础层的导电类型为p型，所述发射层的导电类型为n型。更具体的，所述基础层为p型gaas,所述发射层为n型gaas。当所述基础层的导电类型为p型，发光层的导电类型为n型时，相比发光层的导电类型为p型且基础层的导电类型为n型时的光电转换效率大。

在一个实施例中，对于第一子光伏电池至第m子光伏电池，每个子光伏电池吸收和转换约1/m的入射光的能量，以实现电流匹配和获得更高的光电转换效率。

当m等于5时，每个子光伏电池吸收和转换约1/5的入射光。更具体的，第五子光伏电池中半导体pn结的厚度为3000nm，第四子光伏电池中半导体pn结的厚度为474nm，第三子光伏电池中半导体pn结的厚度为282nm，第二子光伏电池中半导体pn结的厚度为199nm，第一子光伏电池中半导体pn结的厚度为154nm。

每个子光伏电池中的半导体pn结的材料为掺杂导电离子的砷化镓，光伏模块101的入射激光波长为800nm～850nm，光伏模块101接收光照的横截面面积为20mm²～30mm²，进一步的，在选择808nm入射激光波长照射下，光伏模块101接收光照的横截面面积为25mm²时，可实现的开路电压为5.7v，短路电流为1.3a。参考砷化镓在室温下的能隙1.42ev，对于采用砷化镓材料的半导体pn结构成的光伏模块101，适合入射激光波长区域范围为800nm～850nm。

所述接触层具有高掺杂和高导电性，使多数载流子在没有能垒的情况下自由流动至栅线层。所述接触层的材料包括掺杂导电离子的gaas。所述增透膜用于降低入射激光在光伏模块顶部的反射损失。所述增透膜为层叠结构或者单层结构。

当所述增透膜为层叠结构时，所述增透膜包括第一子增透膜和第二子增透膜，第一子增透膜位于第二子增透膜和第一子光伏电池之间，第一子增透膜的材料包括tio2，第一子增透膜的厚度为40nm～50nm，例如45nm，第二子增透膜的材料包括sio2,第二子增透膜的厚度为100nm～120nm，例如110nm。这样的组合能实现在740nm～860nm的入射激光波长下，增透膜具有小于等于1％的反射率。所述第一子增透膜的折射率间于第二子增透膜的折射率和第一子光伏电池的窗口层的折射率之间，使得更多的光能入射进入第一子光伏电池。

参考图4，所述栅线层包括相对的主栅线201和位于相对的主栅线201之间且与主栅线201连接的若干间隔的细栅线202，在所述栅线层的结构优化设计中，栅线高度c(参考图5)、栅线宽度a(参考图4)和栅线间距b(参考图4)都是关键参数，直接影响所述栅线层的接触电阻损耗和遮蔽损耗。在最佳情况下，当电阻损耗约等于遮蔽损耗时，可实现光电转换效率的最大化。在一个具体的实施例中，相邻细栅线之间的间距为20μm～70μm，如50μm，栅线层的高度为1μm～3μm，如2μm，细栅线的宽度为3μm～5μm，如4μm，主栅线的宽度为90μm～130μm，如110μm。细栅线的宽度小于主栅线的宽度。在一个实施例中，细栅线的延伸方向垂直于主栅线的延伸方向。

所述光伏模块101采用被动冷却的散热方式进行散热。

所述光伏模块101被安装在绝缘导热基底上，所述绝缘导热基底上具有封装所述光伏模块101的散热封装体。所述绝缘导热基底使用绝缘导热材料，如氧化铝(al2o3)、氮化硼(bn)、碳化硅(sic)、或氮化铝(ain)。所述散热封装体使用金属散热材料，如铜铝合金。所述散热封装体预留接口，接口用于耦合连接光伏模块101和能量光纤。

在一个具体的实施例中，五结光伏模块工作的最大持续输出功率设置为6w、最高峰值输出功率设置为8w，五结光伏模块被安装在13.7x12.4mm2尺寸的氮化铝的绝缘导热基底上，五结光伏模块的母线通过打线接合连接到氮化铝的绝缘导热基底，被安装在氮化铝的绝缘导热基底上的五结光伏模块被封装在40x58x28.50mm3尺寸的铜铝合金的散热封装体中，可将五结光伏模块的表面温度控制在-40℃到+85℃范围内，散热封装体的顶部具有接口。

所述光伏模块101适于与所述第一电压转换器103的输入端电学连接，光伏模块101能输出电能至第一电压转换器103。所述光伏模块101还适于与超级电容储能模块102电学连接，光伏模块101适于与超级电容储能模块102并联连接，所述光伏模块101还用于对超级电容储能模块102充电。当光伏模块101的输出功率不能满足传感节点突发的短时峰值功率时，超级电容储能模块102与光伏模块101一起对传感节点供电。

在一个实施例中，所述瓦级输出功率的激光供电接收端装置还包括：开关单元(未图示)，所述开关单元包括第一开关和第二开关和第三开关，第一开关位于光伏模块的输出端和超级电容储能模块的充电端之间的路径上，当光伏模块为超级电容储能模块充电时需要第一开关闭合。所述第二开关位于光伏模块的输出端和第一电压转换器的输入端之间的路径上，当第二开关闭合时光伏模块和第一电压转换器实现电学连接。第三开关位于超级电容储能模块的放电端和第一电压转换器的输入端之间的路径上，当超级电容储能模块为传感节点提供电能时，需要第三开关闭合。第一开关、第二开关和第三开关的工作状态(闭合或者断开)由第一微控制器控制。

优选的，第一开口、第二开关和第三开关均为mos晶体管。第一开光支持电流从光伏模块至超级电容储能模块的单向流通。第二开关支持电流从光伏模块的输出端至第一电压转换器的单向流通。第三开关支持电流从超级电容储能模块至第一电压转换器的单向流通。

第一电压转换器103以标准电压对传感节点进行供电。标准电压例如为3.3v、5v、10v、12v。

第一电压转换器103为dc/dc转换器，例如升压型dc/dc转换器、降压型dc/dc转换器或升降压型dc/dc转换器。

当所述光伏模块101的输出电压和传感节点所需的工作电压相比更低时，第一电压转换器103为升压型dc/dc转换器；当所述光伏模块101的输出电压和传感节点所需的工作电压相比更高时，第一电压转换器103为降压型dc/dc转换器；当所述光伏模块101的输出电压和传感节点所需的多个工作电压相比，可能更低也可能更高时，第一电压转换器103为升降压型dc/dc转换器。

在一个具体的实施例中，第一电压转换器103采用升降压型dc/dc转换器以支持更灵活的功率电路设计。所述升降压型dc/dc转换器的输入电压范围为0.8～18v，输出电压通过跳线可选3.3v、5v或10v。考虑上述五结光伏模块的开路电压为5.7v时，所述升降压型dc/dc转换器可支持最多3个上述五结光伏模块的串联组合输入。

所述第一电压转换器103的转换效率约为88％～92％，如90％。

本实施例中，瓦级输出功率的激光供电接收端装置还包括：第一低通滤波电路，所述第一低通滤波电路连接第一电压转换器的输出端和第一微控制器，第一低通滤波电路适于对第一电压转换器的输出电压信号平滑处理后输入至第一微控制器；第一电流感应放大器107，第一电流感应放大器107适于测试第一电压转换器的输出端的电流并输出至第一微控制器104；第二低通滤波电路，第二低通滤波电路连接光伏模块的输出端和第一微控制器104，第二低通滤波电路适于对光伏模块101的输出电压信号平滑处理后输入至第一微控制器；第二电流感应放大器108，第二电流感应放大器108适于测试光伏模块101的输出端的电流并输出至第一微控制器。

本实施例中，对第一电压转换器103的输出端的电压和电流进行测量之后输入至第一微控制器104，第一微控制器计算出传感节点的平均负载功率。

在一个具体的实施例中，所述第一电压转换器103的输出电压信号经第一低通滤波电路平滑处理后，通过第一微控制器104内置的模数转换器转变成第一电压数字信号；所述第一低通滤波电路外置于所述第一微控制器。所述第一电压转换器103用于驱动传感节点的负载电流信号通过第一电流感应放大器107的低通滤波平滑处理和测量后，再通过第一微控制器104内置的模数转换器转变成第一电流数字信号；所述第一微控制器104根据第一电压数字信号和第一电流数字信号获取传感节点的平均负载功率。

在另一个具体的实施例中，所述第一电压转换器103的输出功率取决于传感节点的类型和具体工作模式。所述第一电压转换器103的输出功率通过第一功率计测量后输入到第一微控制器104中，所述第一微控制器104根据第一功率计测量的第一电压转换器103的输出功率获取传感节点的平均负载功率。

本实施例中，对光伏模块101的输出端的电压和电流进行测量之后输入至第一微控制器104，第一微控制器104计算出光伏模块101的输出功率。

在一个具体的实施例中，所述光伏模块101的输出电压信号通过第一微控制器104内置的模数转换器转变成第二电压数字信号；所述光伏模块101的输出端的电流通过第二电流感应放大器108的低通滤波平滑处理和测量后，再通过第一微控制器104内置的模数转换器转变成第二电流数字信号；所述第一微控制器104根据第二电压数字信号和第二电流数字信号获取光伏模块101的平均负载功率。

在另一个具体的实施例中，所述光伏模块101的输出功率通过第二功率计测量后输入到第一微控制器104中；所述第一微控制器104基于光伏模块101的输出功率和传感节点的平均负载功率，通过第一光通信收发器105对激光供电基站的激光器的输出光功率进行回路反馈控制，以实现光伏模块101的输出功率对负载平均功率的跟踪匹配。

传感节点的负载曲线并不是恒定的。传感节点具有空闲模式、工作模式和紧急模式。当传感节点处于空闲模式时，传感节点没有检测任务，仅需要执行最少的必要功能，传感节点处于空闲模式时需要的功率小于传感节点处于工作模式需要的功率。当传感节点处于工作模式时，传感节点执行检测任务，例如读取条件数据(电流、温度、压力)，传感节点处理条件数据并将相关的条件数据发送至控制中心，因此传感节点处于工作模式时需要一定的功率。当传感节点处于紧急模式时，激光光纤供电系统发生异常时，例如当条件参数超过条件阈值时，需要更多的传感数据进行分析，并且传感节点与控制中心之间将进行更多的数据交换，因此传感节点在一定时间内出现峰值功率要求，传感节点处于紧急模式时的峰值功率大于传感节点处于工作模式时的工作功率。传感节点的空闲模式和工作模式的发生有规律，但传感节点的紧急模式却是不可预测的。传感节点的紧急模式比工作模式出现时间要少的多，传感节点处于紧急模式持续的时间少于传感节点处于工作模式持续的时间。激光光纤供电系统应能够满足紧急模式时的峰值功率要求。

在一个具体的实施例中，当传感节点处于空闲模式时，传感节点的功率为180mw～220mw，如200mw；当传感节点处于工作模式时，传感节点的功率为3w～5w，如4w；当传感节点处于紧急模式时，传感节点处的峰值功率为15w以上，持续时间为5秒以内。

本实施例中，超级电容储能模快102在短时间内需要大功率，充电和放电周期以及更长使用寿命的应用中，具有优势。超级电容储能模快102适合在紧急模式下满足传感节点的峰值功率要求。

所述超级电容储能模块102能够在传感节点具有负载瞬时功率需求时通过快速放电对光伏模块101的输出功率进行补充，以填补所需功率缺口。

所述负载瞬时功率需求一般是由于传感节点突然检测到异常状况时所增加的信号采集、处理和传输等操作所引起的，具有不可预测性。由于通过上述回路反馈控制的响应时间有限，无法通过动态调节光伏模块101的输出功率来实时满足传感节点的瞬时功率需求。而通过所述超级电容储能模块102提供的供电缓冲，则可在一定程度上将光伏模块101的输出功率与传感节点的负载瞬时功率需求进行解耦，这样可避免光伏模块101为了满足负载瞬时功率要求而持续运行在大功率模式下产生过多热量。

在一个实施例中，所述超级电容储能模块102的容量，按下面的公式进行设置：

其中，p是传感节点所需的峰值功率，t是峰值功率持续时间，vcapacitor1是超级电容储能模块102的工作电压的最大值，vdropout是超级电容储能模块102停止放电时的最小电压，也就是最小放电电压；edc/dc是第一电压转换器103的效率，c是超级电容储能模快102的容量。在t时间内，超级电容储能模快102的电压从vcapcitor1降低至vdropout。

在另一个实施例中，超级电容储能模快102的容量c满足：

(式3)，a为安全裕度。

在一个具体的实施例中，a大于0且小于等于10f。

在(式3)中，所述超级电容储能模块102的容量的设置考虑了安全裕度。使得超级电容储能模块102在紧急情况下给传感节点供电的可靠性提高。

所述超级电容储能模块102为光伏模块101的替代单独为在负载瞬时功率需求的传感节点供电时的极限情况来估算，这样保证供电的可靠性和容错性。

vcapacitor为超级电容储能模快102的工作电压。vcapacitor决定了超级电容储能模块102中所存储的电能量，超级电容储能模快102的工作电压随着超级电容储能模块102充放电会相应变化，vcapacitor的最大值的设置考虑超级电容储能模块102的工作环境温度以及超级电容储能模块102的预期使用寿命来设置。假设在较高的环境温度下使用较高的vcapacitor1，会降低超级电容储能模块的使用寿命。因此对于需要超级电容储能模块102的很长的使用寿命或在相对较高的环境温度下运行，vcapacitor1设置的较低。

在一个具体的实施例中，超级电容储能模块的容量为45f～60f，如50f，所述vcapacitor1设置为2.3v～2.7v。

vdropout决定了无法从超级电容储能模块102中提取的电能量，一般取决于第一电压转换器103的最小输入工作电压。在一个具体的实施例中，vdropout＝第一电压转换器的最小输入工作电压+vdifference。vdifference为0v～0.1v。

第一电压转换器103的效率取决于占空比(线路和负载)条件，随负载电流和占空比不同而变化。

所述超级电容储能模块102的工作电压vcapacitor被连续测量和输入到第一微控制器104中，所述第一微控制器104根据对工作电压vcapacitor的连续监测管控光伏模块101对超级电容储能模块102的充电过程。当第一微控制器104监测到超级电容储能模块102的工作电压vcapacitor小于下限工作电压阈值q2时，开启光伏模块101对超级电容储能模块102的充电过程。

当时，所述下限工作电压阈值q2的设置需要满足：超级电容储能模快102可释放的电量满足传感节点在紧急模式下的峰值功率要求，

下限工作电压阈值q2大于vdropout且小于vcapacitor1。

第一微控制器104根据连续监测到的光伏模块101的输出功率和第一电压转换器103的输出功率、结合超级电容储能模块102的目标工作电压和要完成充电的目标时间，通过回路反馈控制增加光伏模块101的输出功率；当监测到工作电压vcapacitor达到目标工作电压时，光伏模块101停止对超级电容储能模块102充电，并相应的，第一微控制器104下调光伏模块101的输出功率。

在一个具体的实施例中，所述超级电容储能模块102包括多个串联的超级电容器。通过多个超级电容器的串联可提升超级电容储能模块102总的工作电压，从而提升整个电容储能模块102所能存储的电能量。

在一个具体的实施例中，超级电容储能模块102包含双电层电容器(flectrostaticdouble-layercapacitor，edlc)，超级电容储能模块102的容量为45f～60f，如50f，超级电容储能模块102的工作电压vcapacitor最大设置为2.5v，最大可储存的能量为156焦耳(j)。参考第一电压转换器103的最小输入电压，超级电容储能模块102可放电的最小电压vdropout为0.8v，超级电容储能模块102无法释放的能量为16j。因此，超级电容储能模块102的最大可释放能量为140j。考虑第一电压转换器103的效率为90％，可为负载供电的能量约126j。针对传感节电的负载峰值功率为15瓦特(w)且持续时间为5秒的场景，考虑由超级电容储能模块102进行单独供电需要至少30f的容量。该实施例中所述的50f超级电容储能模块102，在传感节电的负载峰值功率为15瓦特下可持续供电8.4秒，能够满足应用需求且留有一定的安全裕度。

所述超级电容储能模块102的工作电压vcapacitor信号经第二低通滤波电路平滑处理后，通过第一微控制器104内置的模数转换器转转变成第第三电压数字信号；第一微控制器104基于对超级电容储能模块102的工作电压以及光伏模块101和第一电压转换器103的输出功率的连续监测，进行对超级电容储能模块102的充放电管控。具体的，为了满足上述负载峰值功率为15w且持续时间为5秒的场景，上述50f的超级电容储能模块102至少要储存约99j的能量，对应的工作电压约为2v。当第一微控制器104监测到超级电容储能模块102的工作电压vcapacttor低于下限工作电压阈值(例如2v)时，就会开启光伏模块101对超级电容储能模块102的充电过程。当光伏模块101对超级电容储能模块102的充电结束后，光伏模块101的输出功率高于负载实际所需的平均功率，则通过回路反馈控制降低光伏模块101的输出功率，以实现对传感节点的负载功率的匹配，这样可以减少不必要的能量损耗以及由此产生的热量。

在一个具体的实施例中，传感节点的负载的初始平均功率是3w，所述超级电容储能模块102的初始工作电压为2.5v，从光伏模块101输出到第一电压转换器103输入之间的能量传输效率假设为95％，第一电压转换器103的效率为90％，相应的从光伏模块101输出到传感节点的能量传输效率为85％，推算出光伏模块101的输出功率为3.5w。当第一微控制器104监测到传感节点的负载平均功率突然升高至4w，第一微控制器104可立即通过回路反馈控制逐步提高激光供电基站的激光输出功率，直至光伏模块101的输出功率稳定在约4.7w，当上述过程中光伏模块101的输出功率是以线性增长的，则总共耗时2秒，2秒期间光伏模块101的平均输出功率为4.1w，欠缺的0.6w平均功率通过超级电容储能模块102的快速放电进行补充。当第一电压转换器103的转换效率为90％时，超级电容储能模块102在上述过程中总共释放了约1.3j能量，剩余储存能量约为154.7j，第一微控制器104监测到超级电容储能模块102的工作电压只会有微量下降，因此可不用对超级电容储能模块102进行充电。

需要说明的是，在其他实施例中，第一微控制器104在第一次监测到传感节点的负载平均功率的升高且持续第一时间，不立即进行回路反馈控制，而是先持续观察一段时间再做决策，期间的供电功率缺口全部由超级电容储能模块102补充。当第一微控制器104在第二次监测到传感节点的负载平均功率升高且持续第二时间，例如传感节点的负载平均功率由4w上升到峰值功率15w且持续时间5秒，此时如果第一微控制器104不进行回路反馈控制，光伏模块101仍然保持4.7w的输出功率(传输损耗后给到负载的功率只有4w)，则欠缺的11w功率将需要由超级电容储能模块102放电补充。考虑第一电压转换器103的转换效率为90％，超级电容储能模块102需以12.2w的功率持续输出5秒，总共释放约61.1j能量，剩余储存能量下降至约93.6j，第一微控制器104监测到超级电容储能模块102的工作电压相应地下降至约1.9v，1.9v低于超级电容储能模块102的下限工作电压阈值。此时，就需要光伏模块101对超级电容储能模块102进行充电。如果第一微控制器104监测到传感节点的负载平均功率恢复到4w，由于4.7w的光伏模块输出功率刚刚能满足对负载的供电，就会通过反馈控制回路提高光伏模块的输出功率。假设将光伏模块的持续输出功率从4.7w提高至6w后再开启对超级电容储能模块102的充电，考虑光伏模块至超级电容储能模块102具有95％的能量传输效率，最快只能以约1.2w的功率进行充电，充满电至156j至少需要约52秒时间。

瓦级输出功率的激光供电接收端装置100中的光伏模块101的数量为一个或者多个，瓦级输出功率的激光供电接收端装置100中超级电容储能模块102的数量为一个或者多个。当所述瓦级输出功率的激光供电接收端装置100中的光伏模块101的数量为多个，瓦级输出功率的激光供电接收端装置100中超级电容储能模块102的数量为多个时，能够提升瓦级输出功率的激光供电接收端装置100的总输出功率。当瓦级输出功率的激光供电接收端装置100中的光伏模块101的数量为多个时，每个光伏模块101输入单独的激光束，通过使用光分器或者使用多条能量光纤实现对多个光伏模块101输入激光束。在一个实施例中，多个光伏模块101串联组合，再与至少一个共同的超级电容储能模块102并联后接入第一电压转换器103。通过多个光伏模块101的串联组合可提升光伏模块101的总输出电压。在另一个实施例中，多个光伏模块同时和至少一个共同的超级电容储能模块并联后接入第一电压转换器，多个光伏模块101并联组合会提高总输出电流，如果其中一个光伏模块失效，另一个光伏模块仍能继续供电，有更好的容错能力。

在上述应用实施例中，如果传感节点的负载的平均功率长期保持在6w以上，这就需要光伏模块至少能持续输出7w以上的功率。考虑超级电容储能模块102在遇到峰值负载功率放电后需要重新充电，实际对光伏模块持续输出功率的要求会更高。因此，作为本发明的应用实施例，在图6中，两个光伏模块先串联组合再与一个超级电容并联后接入dc/dc转换器。串联使用两个上述五结光伏模块可以实现大约11.4v的开路电压，最高持续输出12w功率和约1.1a电流，两个上述五结光伏模块与上述的50f超级电容储能模块并联使用可同时满足6w以上的平均负载功率和持续5秒的15w峰值负载功率，并且可以对超级电容储能模块进行更快的充电。在图7中，两个光伏模块同时与一个超级电容储能模块并联接入第一电压转换器。并联使用两个上述五结光伏模块，输出开路电压仍为约5.7v，最高持续输出12w功率和约2.2a电流，与上述50f超级电容并联使用也可满足所述负载功率需求。

值得说明的，本实施例中可使用一个上述五结光伏模块(开路电压约5.7v)或者组合使用两个上述五结光伏模块(串联时开路电压约11.4v)进行供电。

作为本发明的优选实施例，第一微控制器和第一光通信收发器的工作电压设置为标准的3.3v，两者共同执行前文所述任务时的总功耗峰值不超过350mw，平均功耗不超过100mw，休眠时的功耗低于0.5mw。

如图8所示，所述瓦级输出功率的激光供电接收端装置中的内部电源管理模块包括：依次串联连接的降压稳压器、内部储能器和第二升压型电压转换器，所述降压稳压器适于与所述光伏模块电学连接，所述第二升压型电压转换器适于和第一微控制器电学连接，第二升压型电压转换器为升压型dc/dc转换器。内部储能器的容量较小，内部储能器的容量为2f～4f。内部储能器的容量小于所述超级电容储能模块的电容。所述内部电源管理模块106从光伏模块101的输出端取能，并对维持瓦级输出功率的激光供电接收端装置100的基本功能的器件和模块进行供电，包括对第一微控制器104和第一光通信收发器105的供电。在一个具体的实施例中，内部电源管理模块106的输出电压采用典型值3.3v。所述内部储能器能确保在光伏模块101没有电能输出或电能输出不够时，光供能接收端装置100的第一微控制器104仍能通过第一光通信收发器105与激光供电基站及应用中心保持通信联系，这对监控激光光纤供电系统的初始启动或发生故障时的供电链路完整性检测是非常有必要的。

所述内部储能器使用超级电容，部署在高压环境中相对其他储能器件在可靠性和使用寿命上更具优势，如比锂电池在可靠性和使用寿命上更具优势。另外，内部储能器的容量较小，容量较小的超级电容在电量耗尽或不够时，可以被光伏模块101快速充电，缩短系统启动和供电链路完整性检测所需的时间，这样使得供电链路完整性检测的效率提高。

在一个实施例中，所述内部储能器采用超级电容时，内部储能器的容量为2f～4f。具体的，如果把所述五结光伏模块的初始输出功率设置为2w且只对内部电源管理模块进行供电，考虑所述降压稳压器95％的转换效率，能以1.9w的功率对所述2f的内部储能器进行充电，约3.8秒时间即可将内部储能器充满电，节省充电时间。

考虑到小容量内部储能器的工作电压范围有限且易受电压波动影响，先对光伏模块的输出进行降压稳压，再对内部储能器进行充电，最后采用第二升压型电压转换器对内部储能器进行dc/dc升压转变为标准的输出电压输出至第一微控制器。

进一步的，降压稳压器输入电压范围为2.7v～17v，最多可以满足两个上述五结光伏模块的串联接入。所述降压稳压器的效率最高可达95％，具体的大于95％，如95％、96％、97％。

进一步的，第二升压型电压转换器的输入电压范围为1.8v～5.5v，这决定了内部储能器的最低放电电压为1.8v。所述第二升压型电压转换器的效率最高可达95％，具体的大于95％，如95％、96％、97％。

在一个具体的实施例中，内部储能器的容量为2f，内部储能器的工作电压的最大值设置为2.7v，内部储能器最大可储存的能量约为7.29焦耳；参考所述第二升压型电压转换器转换器的最小输入电压，内部储能器的最低放电电压为1.8v，内部储能器无法释放的能量约为3.24j。因此，所述内部储能器的最大可释放能量约为4.05j。考虑第二升压型电压转换器的转换效率约为95％，第二升压型电压转换器可为负载供电的能量约为3.85j，这可以支持第一微控制器和第一光通信收发器在不超过100mw的平均功耗下至少持续工作约38.5秒，在不超过350mw的峰值功率下也能至少持续工作约11秒。

第一微控制器104是本地计算控制中心。所述第一微控制器104的作用包括：(1)对光伏模块101的输出功率、第一电压转换器103的输出功率以及超级电容储能模块102的工作电压vcapacitor进行采样和处理，获得上述变量的数值；(2)基于光伏模块101的输出功率的测量值、第一电压转换器103的输出功率的测量值、超级电容储能模块102的工作电压vcapacitor的测量值，执行回路反馈控制实现光伏模块101的输出功率对传感节点的平均负载功率的跟踪匹配，还对超级电容储能模块102的充放电进行管控；(3)与第一光通信收发器105协作支持应用控制中心与传感节点之间的数据交换，同时支持对瓦级输出功率的激光供电接收端装置100和传感节点的远程配置和管控。

第一光通信收发器105负责对支持应用和远程管控所需的通信数据包进行发送和接收。

本发明另一实施例还提供一种激光光纤供电系统，包括：上述的瓦级输出功率的激光供电接收端装置。

所述激光光纤供电系统还包括：激光供电基站，激光供电基站包括：激光器、第二光通信收发器、激光驱动器、和第二微控制器。

所述激光器通过能量光纤为光伏模块传输激光。所述第二光通信收发器通过数据光纤与第一光通信收发器连接。激光驱动器为激光器的工作提供驱动电流。第二微处理器控制激光器、激光驱动器的工作以及第一光通信收发器的接收和发送数据。

第二光通信收发器和第一光通信收发器之间能实现双向数据传输。

需要说明的是，上述的回路反馈控制指的是，第一微处理器基于获取的数据通过第一光通信收发器给第二光通信收发器发送数据包，第二光通信收发器收到数据包之后传输至第二微控制器，第二微控制器再控制激光驱动器和激光器的工作状态，调节激光器的输出功率以满足要求。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。