TechShape.ru

Информационные технологии

Основные разделы

Бесконтактные системы питания

Бесконтактные системы питания в целом наиболее быстро развиваются и считаются самыми перспективными на сегодняшний день.

Лазерный канал связи

Существуют два основных типа лазеров: газовый и полупроводниковый.

Газовый лазер представляет собой стеклянную трубку, заполненную газовой смесью низкого давления. Общая схема представлена на рисунке 5 [3].

Рисунок 5 - Схема газового лазера.

Перед началом работы производится поджиг - молекулы газа ионизуются высоковольтным импульсом. Ионы переводит в возбужденное состояние постоянный электрический ток. Трубка помещена между двумя зеркалами - полностью отражающим и полупрозрачным, через которое выводится лазерное излучение. Первый газовый лазер на смеси гелия и неона построил в конце 1960 года американский физик А. Джаван.

Полупроводниковый лазер, или полупроводниковый квантовый генератор [4], - лазер с полупроводниковым кристаллом в качестве рабочего вещества. В полупроводниковых лазерах, в отличие от лазеров других типов, используются излучательные квантовые переходы не между изолированными уровнями энергии атомов, молекул и ионов, а между разрешенными энергетическими зонами кристалла. В полупроводниковых лазерах возбуждаются и излучают (коллективно) атомы, слагающие кристаллическую решётку. Это отличие определяет важную особенность полупроводниковых лазеров - малые размеры и компактность (объём кристалла ~10-6 - 10-2см3). В полупроводниковых лазерах удаётся получить показатель оптического усиления до 104 см-1, хотя обычно для возбуждения генерации лазера достаточны и меньшие значения. Другими практически важными особенностями полупроводниковых лазеров являются:

- высокая эффективность преобразования электрической энергии в энергию когерентного излучения (до 30 - 50%);

- малая инерционность, обусловливающая широкую полосу частот прямой модуляции (более 109 ГГц);

- простота конструкции;

- возможность перестройки длины волны излучения и наличие большого числа полупроводников, непрерывно перекрывающих интервал длин волн от 0,32 до 32 мкм.

аккумуляторный батарея канал связь

Рисунок 6 - Схема полупроводникового лазера.

Эффективность канала дистанционной передачи энергии определяется в первую очередь компонентами, из которых состоит эта система, во вторую очередь -управлением системы в целом.

На рисунке 7 приведена диаграмма эффективности лазерного канала передачи энергии [5]. Оценка его эффективности производилась по принципу «от розетки до розетки». Ее основные компоненты:

преобразователь напряжения, его эффективность в лучшем случае лежит в пределах (0,8-8,85);

лазерная система, лучшие достижения до 0,6 (практически реализуемое - в пределах 0,4-0,6);

оптический тракт (зеркальная система) (0,85-0,9);

фотоприемные модули в пределах (0,4-0,6);

преобразователь тока (0,8-0,85).

И, таким образом, эффективность канала передачи энергии может лежать в пределах 0,1-0,3, то делает его приемлемым для практического использования.

Одним из основных компонентов системы дистанционной передачи энергии с помощью лазерного луча естественно является лазерный генератор. Выбор типа лазера и будет определять технические возможности системы в целом. Среди всего разнообразия лазерных источников для реализации проекта лазерного канала дистанционной передачи энергии производился анализ по двум уровням:

- первый уровень - теоретическая эффективность → техническая эффективность → реализуемая мощность → стабильность получения необходимой мощности;

- второй уровень - необходимость длительной службы работы → простая система охлаждения→ низковольтные блоки питания → высокое качество оптического пучка.

Проведенный анализ показывает, что возможные излучатели, согласно этим требованиям: это газовый СО-лазер с криогенным охладителем и решетки полупроводниковых лазеров - отражены в таблице 4 [5].

Таблица 4 - Характеристики лазерных излучателей.

1

2

Активная среда

СО

Полупроводниковые структуры

Длина волны излучения

(4,8 - 6,5) мкм

(0,78- 1) мкм

Эффективность имощность

Теоретическая

~ 70%

~ 70%

Технически реализуемая

~ 60%

~ 60%

Достигнутая

>> 1000 Вт

>> 1000 Вт

Технически реализуемая

> 1000 Вт

> 1000 Вт

Вид возбуждения

Газовый разряд

Инжекция

Массогабаритные размеры

Большие

Низкие

Системы охлаждения

Криогенные

Простые

Напряжение питания

Высоковольтное

Низковольтное

Структурные особенности

Необходим замкнутый газодинамический тракт

Необходимо создание решетки

Оптическая система

Простая

Сложная

Перейти на страницу: 1 2 3 4 5

Еще статьи

Разработка учебного модуля по теме Пропускная способность современных оптических волокон
Оптическое волокно в настоящее время является самой совершенной физической средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния. Поэтому не случайно при построении современных информационных сетей наиболее часто используются волоконно-оптические кабели и системы. До 2015 г. в Рос ...

Все права защищены! 2021 - www.techshape.ru