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《激光無線能量傳輸系統(tǒng)設(shè)計及性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、中圖分類號：TN249論文編號：102870812-S055學(xué)科分類號：080300碩士學(xué)位論文激光無線能量傳輸系統(tǒng)設(shè)計及性能研究研究生姓名喬良學(xué)科、專業(yè)光學(xué)工程研究方向激光應(yīng)用指導(dǎo)教師楊雁南教授南京航空航天大學(xué)研究生院理學(xué)院二O一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofScienceDesignandefficiencyresearchonlaserwirelesspowertransmissionsystemAThesisinOpticalEngi
2、neeringbyLiangQiaoAdvisedbyProf.YannanYangSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015承諾書本人聲明所呈交的碩士學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得南京航空航天大學(xué)或其他教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。本人授權(quán)南京航空航天大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)
3、庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本承諾書）作者簽名：日期：南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要本課題旨在為解決微型飛行器、微小衛(wèi)星等無法實現(xiàn)有線能量傳輸?shù)脑O(shè)備續(xù)航能力受限等問題進(jìn)行的激光無線能量傳輸系統(tǒng)設(shè)計和性能研究。通過將激光無線能量傳輸系統(tǒng)分成四個模塊，分別探討了激光器種類選擇、激光擴束準(zhǔn)直模塊設(shè)計、高強度單色激光照射光電池時光電轉(zhuǎn)換效率的機理、直流升壓芯片選擇及外圍電路設(shè)計等問題，并采用理論計算和實驗測量相結(jié)合的方法，優(yōu)化各模塊的能量轉(zhuǎn)換效率，實現(xiàn)激光無線能量傳輸系統(tǒng)的高效運行。首先，闡述了本課題
4、研究內(nèi)容的目的和意義，通過總結(jié)和比較常見的無線能量傳輸技術(shù)，結(jié)合課題需求，重點介紹了激光無線能量傳輸技術(shù)的特點、關(guān)鍵部件以及國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。在分析激光無線能量傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性能特點的基礎(chǔ)上，將激光無線能量傳輸系統(tǒng)分解為四個模塊，通過理論分析和實驗測量的方法對各模塊工作性能進(jìn)行了優(yōu)化。其次，通過分析總結(jié)影響激光無線能量傳輸?shù)母鞣N因素，以此作為選取激光發(fā)射模塊的理論依據(jù)，并分別對其工作原理、基本結(jié)構(gòu)以及輸出特性作了介紹。根據(jù)高斯光束的傳輸特性和具體激光器的輸出參數(shù)，通過ZEMAX仿真的方法設(shè)計了一套針對系統(tǒng)特點的非球面透鏡組作為系統(tǒng)的光束整形模塊。通過比較常見
5、光電池的基本結(jié)構(gòu)、工作原理以及光電轉(zhuǎn)換效率等參數(shù)，選擇了高效GaAs光電池作為激光無線能量傳輸系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換器件，采用不同波長和功率密度的激光對其轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行了實驗測量，并對實驗結(jié)果進(jìn)行了分析和理論解釋。通過分析比較選擇了合適的升壓芯片，設(shè)計、優(yōu)化相應(yīng)的外圍電路作為升壓、電能存儲模塊，實現(xiàn)了光電池輸出電能的高效存儲。此外，本課題創(chuàng)新性地采用激光器波長和功率密度與光電池能隙寬度相匹配的方法，使單結(jié)GaAs光電池的轉(zhuǎn)換效率大為提高。實驗測量GaAs電池的最高光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)61.2%，因此，本課題研究結(jié)果對激光無線能量傳輸技術(shù)的應(yīng)用具有一定的參考價值。關(guān)鍵字：激光
6、無線能量傳輸；光學(xué)設(shè)計；ZEMAX；光電轉(zhuǎn)換效率；單結(jié)GaAs電池；I激光無線能量傳輸系統(tǒng)設(shè)計及性能研究ABSTRACTInordertosolvetheissueoftheMAVandothersmallautomatedmachineslessworkingtimeandpoorbatterylife,thedesignoflaserwirelesspowertransmissionsystemandimprovingitsperformancehavebeenstudiedinthispaper.Bydividinglaserwirelesspowert
7、ransmissionsystemintofourparts,theselectionoflasertype,thecollimatedandexpandedmoduleoflaserbeam,theprincipleofanoptical-to-electricalconversionefficiencyofasinglejunctionGaAsphotovoltaiccellforthehighintensitylaserwithdifferentwavelengthsandintensities,theselectionofDCboostchipandd
8、esignofitsperiphera
