一种栅格反射式激光传能光电接收设备的制作方法

本发明涉及激光无线能量传输领域，具体涉及一种栅格反射式激光传能光电接收设备。

背景技术：

激光无线能量传输技术是以高能光光束作为能量载体，利用高效的电光、光电转换，实现对远端特定设备的非接触能量供给的技术。相对于电磁耦合、磁共振能量传输等形式，激光无线能量传输可以实现更远的传输距离；相对于微波无线能量传输形式，激光无线能量传输装置体积、重量更小，转换效率更高，非常适于对远端的小型目标的静态、动态能量传输。目前，欧、美、日等均对激光无线能量传输进行了大量研究。

目前激光无限能量传输中，接收装置分为两种：平铺式和聚焦式。聚焦式利用巨大的整体聚焦透镜将入射光斑整体聚焦在一个较小的光学平面上，可以在利用较少的激光电池情况下获得较高的能量利用效率，但聚焦式由于前段透镜焦距较长，需要光电接收装置对发射端一直保持指向，同时聚焦式体积和重量巨大，不适于在移动端上使用；而平铺式由于电池片整齐铺设(与现有太阳能电池阵类似)，不需要光学结构瞄准，同时整体结构轻量化，利用在无人机、地面车辆上使用。

由于激光无线能量传输系统接收装置光功率密度远大于太阳光强度，一般采用特定的小尺、激光电池实现激光-电能转化，由于光电池单体尺寸较小。传统光电接收靶面封装工艺是将单体激光电池通过smt等工艺，直接焊接在光电接收靶面基板上，在面阵封装过程中，电池与电池之间的缝隙占比较大(一般为光电接收靶面的18～25％)，造成光电接收靶面光电池有效面积较小，严重影响了光电接收靶面整体光电转换效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提供一种栅格反射式激光传能光电接收设备。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种栅格反射式激光传能光电接收设备，其特征在于：包括反射镜、基板和数块光电池，所述光电池设置于所述基板上并按一定间隔缝隙排布为光电池阵列形式；

所述反射镜包括高度相同的第一反射镜和第二反射镜，所述光电池与光电池之间的缝隙内设置第一反射镜，所述基板四周紧邻光电池设置第二反射镜，所述反射镜底边与光电池上表面持平，所述第一反射镜的横截面为等腰三角形，所述第一反射镜底边宽度与缝隙宽度相同，所述第二反射镜反射面对应底边宽度为第一反射镜底边宽度的一半；

所述反射镜的高度根据反射镜之间光电池的宽度和第一反射镜底边宽度计算，计算公式为：

其中：h为反射镜的高度；

a为第一反射镜底边宽度的一半；

l为反射镜之间光电池的宽度；

n＝1或2。

进一步地；所述第二反射镜的横截面为直角三角形。

进一步地；所述反射镜通过粘结剂固定在基板上。

本发明的有益效果：本发明在传统的平铺式光电池板上，加装与光电池缝隙匹配的栅格状反射镜，在保持平铺式光电池板轻薄，适于移动端安装的前提下，实现对缝隙处能量的反射、聚焦和吸收转换，提高了传统平铺式激光电池接收装置效率。

附图说明

图1是本发明实施例1立体结构示意图；

图2是图1的主视图；

图3是图1的仰视图；

图4是图3中的局部剖视放大示意图；

图5是本发明实施例1的光束反射示意图；

图6是本发明实施例2的光束反射示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1至图5所示，一种栅格反射式激光传能光电接收设备，包括反射镜、平面基板1和数块光电池2，所述光电池2设置于所述平面基板1上并按一定间隔缝隙排布为光电池2阵列形式，所述光电池2焊接在平面基板1上；

所述反射镜材质为表面镀铬的铝镁合金，所述反射镜包括高度相同的第一反射镜3和第二反射镜4，所述光电池2与光电池2之间的缝隙内设置第一反射镜3，所述平面基板1四周紧邻光电池2设置第二反射镜4，所述反射镜通过gd414白色硅胶5固定在平面基板1上，所述反射镜底边与光电池2上表面持平，所述第一反射镜3的横截面为等腰三角形，所述第一反射镜3底边宽度与缝隙宽度相同，所述第二反射镜4的横截面为直角三角形，所述第二反射镜4底边宽度为第一反射镜3底边宽度的一半；

所述反射镜的高度根据反射镜之间光电池2的宽度和第一反射镜3底边宽度计算，计算公式为：

其中：h为反射镜的高度；

a为第一反射镜3底边宽度的一半；

l为反射镜之间光电池的宽度；

n＝1。

当a＝1.25mm，l＝10mm时通过上述公式计算得到反射镜的高度h＝1.417mm，相对于结构相同未加装反射镜的光电池板，光学利用效率由64％提高到98％，提高了34％。

实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处为反射镜高度的计算公式中n＝2，其光束反射示意图如图6所示。

以上所述的实施例只是本发明较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种栅格反射式激光传能光电接收设备，包括反射镜、基板和数块光电池，所述光电池设置于所述基板上并按一定间隔缝隙排布为光电池阵列形式，所述光电池与光电池之间的缝隙以及基板四周紧邻光电池设置反射镜，所述反射镜的高度根据反射镜之间光电池的宽度和反射镜底边宽度计算。本发明在传统的平铺式光电池板上，加装与光电池缝隙匹配的栅格状反射镜，在保持平铺式光电池板轻薄，适于移动端安装的前提下，实现对缝隙处能量的反射、聚焦和吸收转换，提高了传统平铺式激光电池接收装置效率。

技术研发人员：吴世臣;刘健彬;石德乐;程坤;孟祥翔;曲源冰;杜丙川;于方磊;王翀;蒋海涛
受保护的技术使用者：山东航天电子技术研究所
技术研发日：2018.11.27
技术公布日：2019.04.09