《微型飛行器雷射遠程充電技術的基礎研究》是依託南京航空航天大學，由楊雁南擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：微型飛行器雷射遠程充電技術的基礎研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：楊雁南
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
微型飛機作為20世紀90年代出現的一種新興飛行器，在工業、商業以及軍事領域有廣泛的套用前景，為達到長航時、遠距離飛行的要求，目前採用的主要技術途徑是研發高能量密度電池和節能微型電機，以達到提高電池使用壽命並減輕電池重量的目的。本項目創新性地提出採用另外一種途徑增加其續航時間的構想，即採用高功率密度雷射照射緊貼在微型飛機底部的光電池進行遠程充電，為其在飛行過程中實時補充電力以達到延長續航時間的目的。為此，擬從大功率半導體雷射束進行整形和傳輸損耗最佳化、光電池參數與雷射參數匹配以及光電池表面製備抗反射結構等方面入手，探索不同材料、不同結構光電池對不同參數的強雷射束進行光電轉換的規律，為微型飛機實時遠程充電技術中能量轉換效率的提高提供有價值的研究成果。
結題摘要
微型飛行器Micro Air Vehicle (MAV)由於受攜帶電池重量的制約，其續航時間短的“瓶頸”一直未得到很好地解決。本項目基於該套用背景，藉助於雷射發射、傳輸及其與物質相互作用的理論和技術，開展了採用雷射遠程充電技術延長MAV續航時間方面的相關研究，分別研究了不同種類光電池對不同參數雷射轉換效率影響、高功率半導體雷射束整形、雷射束對運動目標識別跟蹤等問題。結果表明：不同種類光電池（矽基、多元化合物等）對不同參數雷射（波長、光功率密度、均勻性等）的轉換效率有很大差別，在現有技術條件下，採用波長為808nm的半導體雷射器照射砷化鎵類光電池，可實現較高的光電轉換效率（高達50%，獲電能5W/cm2）；對由光纖輸出的陣列型半導體雷射束，採用光束勻化、準直等整形理論及數值模擬軟體，通過分析與計算，最佳化相關參數，實驗上得到了勻化率高於85%、發散角小於mrad、可用於遠程高效電力傳輸的808nm準直雷射束；採用雙目攝像頭識別、四象限或角錐鏡反饋、二維轉台或振鏡掃描等多種技術結合，研發了兩種雷射束二維掃描跟蹤控制系統，實現了充電雷射束對移動目標的實時識別與跟蹤。相關研究成果不僅為延長MAV的續航時間提供了有套用價值的技術支撐和關鍵數據，也為當今快速發展的遠程無線充電需求提供了有借鑑價值的技術方法和參考途徑。在該項目研究成果基礎上，課題組與華為公司合作，進一步開展了雷射為室內手機、平板電腦等移動用電負載充電的研究，也取得了一些進展，研發出一套目前已交付為華為公司；另有一種基於諧振反饋原理的雷射充電方法研究還在進行中。
