激光传能系统

MiracleTech 面向远端设备供电、电气隔离和非接触供能等需求，提供从激光发射、光学传输到光电转换及电源管理的配套解决方案。

我们提供光功率从几瓦至数千瓦的半导体激光器、电输出功率覆盖毫瓦级至千瓦级的激光功率转换器，以及激光驱动电源、最大功率点跟踪（MPPT）模块和 DC-DC 电源模块，支持核心器件供应、模块配套与定制开发。

一、方案概述

激光传能系统以激光作为能量传输载体。发射端通过激光器将电能转换为光能，经光纤或自由空间传输至接收端，再由激光功率转换器将光能转换为电能。结合 MPPT 和电源管理模块，系统可为电子设备、传感节点或储能单元提供适配的直流电源。

根据应用需求，可选择光纤激光传能或自由空间激光传能，并围绕输出功率、传输距离、安装空间、绝缘要求和散热条件进行设计。

系统能量链路：

电源输入 → 激光驱动与半导体激光器 → 光学传输 → 激光功率转换器 → MPPT 与电源管理 → 负载或储能单元

二、系统组成

1. 半导体激光器与驱动电源

根据接收端的波长响应、所需光功率及传输方式，匹配半导体激光器与驱动电源。

MiracleTech 可提供几瓦至数千瓦光功率的半导体激光器，并按项目需求配置电流调节、软启动、使能控制和温度保护等功能，实现发射功率调节及系统联动。

2. 光学传输与耦合

光学传输部分负责将激光有效输送至接收器，并使光斑与受光区域匹配。

光纤方案需综合考虑激光耦合、光纤参数、连接方式及传输损耗；自由空间方案需考虑光束发散、传播距离、接收口径、对准精度及环境条件。通过合理的光学设计，可减少能量溢出和局部过热，提高接收器的有效利用率。

3. 激光功率转换器

激光功率转换器又称激光光伏转换器，是接收端将光能转换为电能的核心器件。

MiracleTech 提供电输出功率覆盖毫瓦级至千瓦级的器件及组件方案，可根据激光波长、入射光功率、受光面积和输出电压等需求，匹配芯片、串并联结构、封装及散热方案。

不同功率等级可分别用于低功耗传感、电子设备供电及大功率光电接收等应用。

4. MPPT 与电源管理模块

激光功率转换器的最大功率点会随入射光功率和温度变化。MPPT 模块通过调节其工作电压或电流，跟踪当前条件下的最大功率点，提高可获取的电功率。

结合 DC-DC 电源模块，可进一步完成输出电压适配，并按需配置以下功能：

• 稳压输出与负载供电；

• 储能缓冲与充电管理；

• 防倒灌及输出保护；

• 电压、电流和温度监测；

• 使能控制与故障联锁。

MPPT 与 DC-DC 可采用集成控制方案，具体结构根据负载需求确定。

三、两种传输方式

光纤激光传能

光纤激光传能通过光纤及耦合组件将激光引导至接收端，适合需要跨电位供电、远端供电或受限路径布线的场景。

采用适当的非金属光纤链路，可避免供电导线形成电气连接，为高电位电子设备和传感节点提供光供电路径。系统的绝缘能力需结合光纤、连接器、结构及安装条件共同设计。

自由空间激光传能

自由空间激光传能通过发射和接收光学组件，在视距可达条件下实现非接触能量传输，适用于不便设置实体供电连接的设备。

系统需结合传输距离、光斑尺寸、接收面积及环境条件进行设计，并按项目配置对准、遮挡检测及安全联锁等功能。

四、典型应用

高压隔离与电力电子

为高电位传感、测量及控制电子单元提供光供电路径，减少跨电位供电导线，满足设备对供电隔离和结构布局的需求。

远端传感与工业监测

面向布线不便、维护受限或存在强电磁干扰的传感节点，结合负载功耗及储能配置，实现连续或间歇供电。光供电链路可避免供电线引入电气地环路。

密封设备与非接触供电

在具备合适光学窗口和传播条件时，为密封腔体内的电子设备提供能量输入，并根据环境要求匹配窗口材料、接收结构及防护设计。

科研与原型验证

提供激光器、驱动电源、光电接收组件及电源管理模块，用于激光传能、光电转换、MPPT 控制和热管理等研究，支持从器件评估到系统原型的开发。

五、定制开发与配套服务

需求定义

明确负载电功率、输出电压、连续或脉冲工作方式、传输路径与距离、绝缘要求、安装空间及工作环境。

方案匹配

围绕激光波长、发射光功率、传输组件、接收器面积和散热条件进行联合设计，确定 MPPT、DC-DC 及储能配置。

样机验证

在实际光斑和散热条件下，验证输出功率、温升、动态响应及保护功能，完成结构、电气与控制接口的集成。

六、系统选型说明

激光器光功率、接收器电输出功率和负载可用功率属于不同指标，选型时需分别核算。

接收端电输出取决于实际到达接收器的光功率、光斑匹配、光电转换效率及工作温度；负载可用功率还需考虑电源管理损耗。大功率方案需重点匹配均匀照明、功率分配、电气互连及散热设计。

具体输出能力、传输距离和系统效率，应结合项目条件进行评估与验证。

联系我们

欢迎提供目标输出电压与功率、传输距离与路径、安装尺寸及工作环境。MiracleTech 可根据应用需求，匹配激光发射、光电接收与电源管理产品，提供核心器件及定制配套方案。