锥形结构太阳能光纤聚光器的设计

【摘要】：太阳能光纤照明系统是顺应现代社会对低碳生活和绿色照明理念发展起来的新型照明方式。由于是将太阳光直接会聚、通过光纤进行导光的方式将光引入到室内,可将紫外、红外线大幅拦截分离,从而提供绿色、环保、清洁的新型健康光源。在太阳能照明系统中,聚光效率是决定传输性能的直接因素。本文在介绍了传能光纤和聚光装置的研究现状的基础上,从锥形光纤的传输模式理论出发,提出光纤组束拉锥型聚光器,以增大光纤聚光面,增强光纤的聚光能力。首先,本文设计了光纤聚光器的结构,介绍了该结构的一般参数的选择,利用Light tools软件模拟分析了锥形光纤聚光器的长度、连接光纤的长度以及入射光角度对聚光效率的影响,得到最优参数。所设计的锥形聚光器结构的传输效率为65%以上。其次,提出光纤束聚合器级联结构,能够将多个聚光器的输出能量会聚到一根光纤内,实现增大透镜聚光面积和减少传输光纤数量的目的。研究结果表明,由7个一级聚光器组成的聚光系统,其聚光量为一级结构的4倍以上。最后,利用塑料光纤实验,研究了光纤组束聚光器的性能与效果。根据理论模拟和实验研究的性能差异,分析差异原因,得出了聚光器对入射光角度的要求。 【关键词】：传能光纤 锥形光纤束 聚光器 聚光效率
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN253
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 本论文的研究背景10-11
• 1.2 太阳能光纤照明系统的国内外研究现状11-18
• 1.2.1 太阳能光纤照明系统11-12
• 1.2.2 聚光装置的研究现状12-18
• 1.3 本论文的研究意义18-19
• 1.4 论文的内容安排19-20
• 第二章 锥形光纤束基本理论20-30
• 2.1 光纤传输模式与特点20-25
• 2.1.1 光纤传输模式20-23
• 2.1.2.光纤的传输损耗23-24
• 2.1.3 光纤的色散24-25
• 2.1.4 塑料光纤25
• 2.2 光纤束传输特性的研究25
• 2.3 光纤拉锥的理论分析25-28
• 2.3.1 光纤拉锥的原理26-27
• 2.3.2 锥形光纤27-28
• 2.3.3 光纤拉锥的注意事项28
• 2.4 Light tools软件28-29
• 2.5 结论29-30
• 第三章 锥形光纤聚合器的设计和性能分析30-45
• 3.1 引言30-31
• 3.2 光纤聚合器结构和参数设计31-34
• 3.2.1 光纤聚合器结构设计31-33
• 3.2.2 光纤聚合器参数设计33-34
• 3.3 光纤束聚合的损耗分析34-36
• 3.3.1 Light tools软件模拟仿真34-36
• 3.3.2 聚光效率的影响因素分析36
• 3.4 光纤束聚合的参数分析36-42
• 3.4.1 入射光角度36-39
• 3.4.2 光纤拉锥长度39-40
• 3.4.3 进入单根光纤后的能量损耗分析40-42
• 3.5 光纤束聚合仿真级联结构42-44
• 3.6 结论44-45
• 第四章 光纤聚光器的实验研究45-53
• 4.1 引言45
• 4.2 聚光器实验45-52
• 4.2.1 实验材料的选择45-46
• 4.2.2 塑料光纤结构的软件模拟46-48
• 4.2.3 塑料光纤聚光器的实验制备和测试48-50
• 4.2.4 不同光源的实验50-52
• 4.3 聚光器实验的误差分析52
• 4.4 结论52-53
• 第五章 总结与展望53-54
• 参考文献54-58
• 致谢58-59
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果59

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