【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光，涉及一种测试激光电池阵列芯片的系统装置及方法。
技术介绍
1、高能激光可作为远距离无线能量传输的技术，被视为未来高科技领域竞争的制高点和颠覆性创新领域，不仅有望为我国的空天装备（如空天无人机、在轨卫星、深空探测器、月球基站及太空天梯等）提供无线电力传输，还能够解决深海、火灾、爆炸、超高压和强磁等极端苛刻场景下的电能供应等重大工程难题，具有重要的国防和社会经济价值。
2、激光无线能量传输技术原理是基于光电效应将高能激光辐射直接转化为电能，基于集成电路工艺制造的激光能量转换电池芯片（电池阵列芯片）作为整个系统的核心元件，其性能表现直接决定了整个系统的能量传输效率和稳定性。通过特殊结构设计的激光电池芯片，能够将高能量密度的激光能量直接转换为高压电能。其在高能激光辐照下的能量转换效率、电流-电压（i-v）输出特性以及对激光能量输入的响应时间等是衡量激光电池芯片性能的关键指标。
3、通过对激光电池芯片的测试可以帮助准确了解激光电池芯片的性能特点，从而能够为激光电池芯片的设计和优化提供重要的科学依据，可以选择最佳的电池方案，提高激光电池芯片的转换效率。此外，通过对激光电池芯片iv特性曲线进行分析，可以及时发现和解决电池芯片制造过程中的问题，为制造符合要求的激光电池芯片提供保障。因此，精确表征激光电池芯片在高能激光辐照下的能量转换效率和能量输出特性等性能表现，是实现高性能激光能量转换芯片电池设计及应用的技术关键。
4、现有技术中，具有借鉴意义的方案是太阳能电池的i-v测试系统。太阳电池i
5、尽管太阳电池i-v测试与激光电池芯片的i-v测试原理类似，但是具体面临的测试需求以及需要解决的测试问题却是大不相同的。例如，太阳电池i-v测试中使用的是标准的均匀分布的太阳光（属于连续宽波），而激光电池芯片测试中使用的是高能激光（属于单波），其是典型的高斯光束，而且，相关测试程序和信号电路都不相同，从而导致了现有的太阳电池测试系统无法直接用于激光电池芯片的测试表征。
6、鉴于国内激光无线能量传输技术尚处于零散和起步阶段，激光能量转换及其相关表征技术仍存在不足，特别是缺乏成熟的表征系统和评价标准。市场上也缺乏专门针对激光电池芯片进行有效性能表征测试的仪器。因此，有必要研究并开发出一种能满足激光电池芯片的多种测试需求，尤其是能实现并精准测试，且尤其能实现对高功率密度激光能量转换电池芯片精确测试的相关方案，为推动激光无线能量传输技术的发展提供支持。
技术实现思路
1、鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种测试激光电池阵列芯片的系统装置及方法，通过系统化的装置实现激光电池阵列芯片的多种测试需要，并能实现高功率密度激光能量转换电池阵列芯片精确测试。
2、为达到此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种测试激光电池阵列芯片的系统装置，包括：
4、激光单元，包括激光器；
5、检测单元，包括探针、源表、示波器及电子负载；所述探针切换式地与所述源表、示波器及电子负载形成电性连接；
6、控制单元，包括信号同步控制与触发模块，与所述激光单元及所述检测单元形成电性连接，用于实现所述激光单元与所述检测单元的协同工作；
7、处理单元，包括数据计算与存储模块，与所述控制单元形成电性连接。
8、本专利技术提出的对激光能量转换电池阵列芯片的测试系统装置能够准确对高功率密度激光能量转换电池阵列芯片进行输出电压-电流（i-v）扫描，通过探针在源表、示波器及电子负载之间切换连接，形成不同的测试线路获得多种测试功能，通过信号同步控制与触发模块实现激光器及源表等设备的信号同步与触发，使得各个设备之间能自动化地协同配合与工作，从而获得激光能量转换电池阵列芯片的i-v输出特性曲线和电池阵列芯片对激光的响应时间及电池性能衰减等数据，并能通过处理单元对获得数据进行计算处理与存储，从而为激光电池阵列芯片结构设计提供理论数据支撑，为激光无线能量传输技术的发展提供表征仪器装备。
9、本专利技术利用所述信号同步控制与触发模块实现所述系统装置的信号同步控制触发技术，旨在实现各个仪器的同步控制与数据采集，能够控制并处理不同时间尺度下各仪表的数据采集、记录和处理（单点采集时间大于0.1s），从而实现精准测量激光电池阵列芯片i-v输出特性曲线的目的，进而实现激光电池阵列芯片的能量转换效率、输出特性和脉冲激光瞬态能量输入瞬态电响应的精确测量。由于测试系统中的各个仪器中集合了多种不同信号采集传感器（如温度传感器、电压电流采集传感器、激光器输出控制器等），不同仪器及其含有的信号采集传感器之间的信号采集开始时间尺度不一致，难以实现原位控制与同步测量。因此，本专利技术根据激光电池阵列芯片的输出特性使用信号同步控制与触发模块（例如可通过fpga电路的开发与定制得到），实现信号的高速同步触发、记录和采集。
10、以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
11、作为本专利技术优选的技术方案，所述激光单元还包括匀化整形光学元件镜头，通过光纤与所述激光器形成光学连接，用于将高斯分布的激光光束转换为能量均匀分布的光束。
12、本专利技术中，为了实现激光电池阵列芯片输出特性曲线的准确测试，确保激光器的输出光束在激光电池阵列芯片上具有均匀的能量分布至关重要。然而，常规激光器产生的激光能量呈高斯分布，中心能量高而两端能量低。针对这一问题，本专利技术优选采用基于激光电池阵列芯片尺寸和结构特性的高能激光光束匀化与整形技术，通过在激光器的输出光纤前端加装特殊定制的光学元件镜头，对激光输出光束的能量进行匀化和整形处理，从而确保了激光电池阵列芯片在能量分布均匀的激光辐照下进行准确测量。
13、本专利技术并不限定所述激光器的波长，应根据待测试激光电池阵列芯片的需要合理地调整，或在一个系统装置中设置至少两个激光器，以便于进行切换测试，示例性地，所述激光器的波长包括808nm和/或1064nm。
14、优选地，所述激光单元还包括信号发生器，通过激光控制电路与所述激光器形成电性连接，用于实现所述激光器的远程控制。
15、本专利技术并不限定形成电性连接用于电源功能及电信号传输的具体线材及传输标准，应根据需要进行合理地调整与选择。
16、示例性地，所述信号发生器通过rs232控制通讯线和信号线与所述激光器控制电路及信号同步控制与触发模块形成电性连接。
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【技术保护点】
1.一种测试激光电池阵列芯片的系统装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的测试激光电池阵列芯片的系统装置，其特征在于，所述激光单元还包括匀化整形光学元件镜头（12），通过光纤（11）与所述激光器（10）形成光学连接，用于将高斯分布的激光光束转换为能量均匀分布的光束；
3.根据权利要求1或2所述的测试激光电池阵列芯片的系统装置，其特征在于，所述检测单元还包括温度检测设备，温度检测设备与所述控制单元形成电性连接，用于检测激光电池阵列芯片（60）的温度；
4.根据权利要求1或2所述的测试激光电池阵列芯片的系统装置，其特征在于，所述检测单元还包括放大器，所述探针（20）通过所述放大器与所述示波器（22）形成电性连接；
5.根据权利要求1或2所述的测试激光电池阵列芯片的系统装置，其特征在于，所述控制单元包括FPGA电路（30），所述FPGA电路（30）含有所述信号同步控制及触发模块；
6.根据权利要求1或2所述的测试激光电池阵列芯片的系统装置，其特征在于，所述处理单元包括主机（31），所述主机（31）含有所述数据计算与存
7.根据权利要求1或2所述的测试激光电池阵列芯片的系统装置，其特征在于，所述系统装置还包括承载单元，所述承载单元用于所述激光单元及所述检测单元的安置及位置调节。
8.根据权利要求7所述的测试激光电池阵列芯片的系统装置，其特征在于，所述承载单元包括移动调节组件（40），所述移动调节组件（40）包括底板（41），所述底板（41）上安装有滑轨（42），所述滑轨（42）上设置有承载件（43），所述承载件（43）用于安置激光电池阵列芯片（60）、激光器（10）、探针（20）或检测设备终端；
9.根据权利要求8所述的测试激光电池阵列芯片的系统装置，其特征在于，所述承载单元包括模块化样品台（50），用于承载激光电池阵列芯片（60），所述模块化样品台（50）包括夹持板（52）及与其形成可拆卸连接的替换式环境控制部件（51），激光电池阵列芯片（60）设置于所述夹持板（52）或所述替换式环境控制部件（51）上，并通过夹持件（53）与所述夹持板（52）配合，夹持固定所述激光电池阵列芯片（60）；
10.一种测试激光电池阵列芯片的方法，其特征在于，使用权利要求1-9任意一项所述的系统装置对激光电池阵列芯片（60）进行稳态测试、瞬态测试及衰减测试中的至少一种。
...【技术特征摘要】
1.一种测试激光电池阵列芯片的系统装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的测试激光电池阵列芯片的系统装置，其特征在于，所述激光单元还包括匀化整形光学元件镜头（12），通过光纤（11）与所述激光器（10）形成光学连接，用于将高斯分布的激光光束转换为能量均匀分布的光束；
3.根据权利要求1或2所述的测试激光电池阵列芯片的系统装置，其特征在于，所述检测单元还包括温度检测设备，温度检测设备与所述控制单元形成电性连接，用于检测激光电池阵列芯片（60）的温度；
4.根据权利要求1或2所述的测试激光电池阵列芯片的系统装置，其特征在于，所述检测单元还包括放大器，所述探针（20）通过所述放大器与所述示波器（22）形成电性连接；
5.根据权利要求1或2所述的测试激光电池阵列芯片的系统装置，其特征在于，所述控制单元包括fpga电路（30），所述fpga电路（30）含有所述信号同步控制及触发模块；
6.根据权利要求1或2所述的测试激光电池阵列芯片的系统装置，其特征在于，所述处理单元包括主机（31），所述主机（31）含有所述数据计算与存储模块；
7.根据权利要求1或2所述的测试激光...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄晓旭，张伟刚，赖智荣，张思卿，
申请(专利权)人：中国科学院赣江创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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