复合抛物面聚光器的性能分析和应用研究
发布时间：2021-05-19 09:19
太阳能作为新能源,具有取之不尽用之不竭、绿色无污染等许多优点,但同时也具有能量密度小、光束质量差等问题。如果我们用一个绝对黑体来吸收地表的太阳辐射能,达到热平衡时的温度大约为91℃,略低于水的沸点,在许多应用中（例如太阳能泵浦激光器、聚光类太阳能热发电等）,温度为91℃的热源的热动力效率很低,而若想要得到一个有效的温度（例如不小于300℃）用于产生能量,我们需要对太阳能进行高倍聚光。一般我们想到的聚光方法是采用成像光学系统对太阳光进行成像聚光,但是实际的成像光学系统由于像差的存在,不能有效地实现最大倍数的聚光。在光学系统中,成像和聚光是此消彼长的,只有放弃成像需求才能获得更高的聚光比,于是非成像聚光器应运而生。这类聚光器如果用于成像时,将会有非常大的像差;用于聚光时,远比成像系统更高效,并且可以通过特殊设计达到或者接近理论极限。本论文针对非成像光学聚光器中一个很典型的示例——复合抛物面聚光器,进行了性能分析;鉴于其优秀的聚光特性,本论文对复合抛物面聚光器的应用展开了一系列拓展性研究。首先介绍和分析了复合抛物面聚光器的结构特征和聚光性能,并给出了它在太阳能高倍聚光方面的应用:将复合抛物面...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)四川省
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 引言
1.1 研究背景及意义
1.1.1 太阳能资源的重要性及聚光的必要性
1.1.2 复合抛物面聚光器在聚光问题中的重要性
1.2 国内外复合抛物面聚光器及非成像光学的研究现状
1.2.1 太阳能聚光
1.2.2 太阳能直接泵浦激光器
1.2.3 光伏电池
1.2.4 通信中的光学天线
1.2.5 太阳能光纤照明系统
1.2.6 太阳能热发电
1.3 本论文的研究目的及主要内容
1.3.1 本论文的研究目的
1.3.2 本论文的研究的主要内容与技术路线
1.4 本章小结
第2章 聚光器的性质与分类
2.1 几何光学的基本原理
2.1.1 光线追迹
2.1.2 聚光器和聚光比的定义
2.1.3 成像光学系统的一些概念
2.1.4 光程和费马原理
2.1.5 广义拉格朗日不变量和相空间的概念
2.2 聚光器的分类
2.2.1 二维和三维聚光器
2.2.2 成像聚光器
2.2.3 非成像聚光器——光锥
2.2.4 非成像聚光器——复合抛物面聚光器
2.3 本章小结
第3章 复合抛物面聚光器的性能分析
3.1 复合抛物面聚光器的性质
3.1.1 复合抛物面聚光器的表达式
3.1.2 复合抛物面聚光器的透射率-入射角曲线
3.2 复合抛物面聚光器的仿真
3.3 两级高倍聚光系统
3.3.1 两级高倍聚光系统的理论分析
3.3.2 两级高倍聚光系统的仿真分析
3.4 本章小结
第4章 塔式太阳能热发电系统中复合抛物面聚光器的研究
4.1 太阳能热发电的背景
4.1.1 太阳能资源的利用方式
4.1.2 太阳能发电的分类
4.2 塔式太阳能热发电系统的发电原理及聚光比
4.3 环形复合抛物面聚光器
4.3.1 复合抛物面聚光器
4.3.2 环形复合抛物面聚光器
4.4 环形复合抛物面聚光器的仿真和实验分析
4.4.1 环形复合抛物面聚光器的聚光性能的仿真分析
4.4.2 环形复合抛物面聚光器提高塔式太阳能热发电系统聚光比的仿真分析
4.4.3 环形复合抛物面聚光器的实验分析
4.5 本章小结
第5章 基于复合抛物面聚光器的光纤耦合系统的研究
5.1 光纤激光器及光纤耦合的背景技术
5.2 基于复合抛物面聚光器的光纤耦合系统
5.3 复合抛物面聚光器光纤耦合系统与双透镜耦合系统的仿真对比
5.4 本章小结
第6章 微型复合抛物面聚光器阵列改善焦平面探测器性能的研究
6.1 焦平面探测器的背景介绍
6.2 利用微透镜阵列改善探测器占空比的原理
6.3 利用微型复合抛物面聚光器阵列改善探测器占空比的原理
6.4 微型复合抛物面聚光器阵列与微透镜阵列的仿真对比
6.5 本章小结
第7章 总结
7.1 工作总结
7.2 本论文的创新点
7.3 下一步工作计划
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：3195527
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)四川省
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 引言
1.1 研究背景及意义
1.1.1 太阳能资源的重要性及聚光的必要性
1.1.2 复合抛物面聚光器在聚光问题中的重要性
1.2 国内外复合抛物面聚光器及非成像光学的研究现状
1.2.1 太阳能聚光
1.2.2 太阳能直接泵浦激光器
1.2.3 光伏电池
1.2.4 通信中的光学天线
1.2.5 太阳能光纤照明系统
1.2.6 太阳能热发电
1.3 本论文的研究目的及主要内容
1.3.1 本论文的研究目的
1.3.2 本论文的研究的主要内容与技术路线
1.4 本章小结
第2章 聚光器的性质与分类
2.1 几何光学的基本原理
2.1.1 光线追迹
2.1.2 聚光器和聚光比的定义
2.1.3 成像光学系统的一些概念
2.1.4 光程和费马原理
2.1.5 广义拉格朗日不变量和相空间的概念
2.2 聚光器的分类
2.2.1 二维和三维聚光器
2.2.2 成像聚光器
2.2.3 非成像聚光器——光锥
2.2.4 非成像聚光器——复合抛物面聚光器
2.3 本章小结
第3章 复合抛物面聚光器的性能分析
3.1 复合抛物面聚光器的性质
3.1.1 复合抛物面聚光器的表达式
3.1.2 复合抛物面聚光器的透射率-入射角曲线
3.2 复合抛物面聚光器的仿真
3.3 两级高倍聚光系统
3.3.1 两级高倍聚光系统的理论分析
3.3.2 两级高倍聚光系统的仿真分析
3.4 本章小结
第4章 塔式太阳能热发电系统中复合抛物面聚光器的研究
4.1 太阳能热发电的背景
4.1.1 太阳能资源的利用方式
4.1.2 太阳能发电的分类
4.2 塔式太阳能热发电系统的发电原理及聚光比
4.3 环形复合抛物面聚光器
4.3.1 复合抛物面聚光器
4.3.2 环形复合抛物面聚光器
4.4 环形复合抛物面聚光器的仿真和实验分析
4.4.1 环形复合抛物面聚光器的聚光性能的仿真分析
4.4.2 环形复合抛物面聚光器提高塔式太阳能热发电系统聚光比的仿真分析
4.4.3 环形复合抛物面聚光器的实验分析
4.5 本章小结
第5章 基于复合抛物面聚光器的光纤耦合系统的研究
5.1 光纤激光器及光纤耦合的背景技术
5.2 基于复合抛物面聚光器的光纤耦合系统
5.3 复合抛物面聚光器光纤耦合系统与双透镜耦合系统的仿真对比
5.4 本章小结
第6章 微型复合抛物面聚光器阵列改善焦平面探测器性能的研究
6.1 焦平面探测器的背景介绍
6.2 利用微透镜阵列改善探测器占空比的原理
6.3 利用微型复合抛物面聚光器阵列改善探测器占空比的原理
6.4 微型复合抛物面聚光器阵列与微透镜阵列的仿真对比
6.5 本章小结
第7章 总结
7.1 工作总结
7.2 本论文的创新点
7.3 下一步工作计划
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：3195527
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3195527.html
