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高边缘视场光学效率的衍射波导准直投影镜头设计
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作者 黄战华 高懿冰 +3 位作者 伍圆军 潘成 芦畅泰 张尹馨 《应用光学》 CAS 北大核心 2024年第1期54-62,78,共10页
随着微型发光二极管(micro-light emitting diode,Micro-LED)微型图像源被应用于增强现实(augmented reality,AR)显示技术,AR显示系统朝着超小型化方向发展。然而Micro-LED图像源发光角度大,准直投影镜头要求体积小且像质高,其产生的渐... 随着微型发光二极管(micro-light emitting diode,Micro-LED)微型图像源被应用于增强现实(augmented reality,AR)显示技术,AR显示系统朝着超小型化方向发展。然而Micro-LED图像源发光角度大,准直投影镜头要求体积小且像质高,其产生的渐晕现象也导致视场(field of view,FOV)边缘处光学效率低、照度不均匀,这对AR光学系统设计造成了挑战。为了解决上述问题,该文基于增加计算得到的非球面场镜,设计了一种照度均匀性高、边缘视场光学效率较高的衍射光栅波导准直投影镜头。对场镜理论进行详细分析,从而确定焦距区间,最终求解其面型参数,设计出照度相对均匀的镜头。设计的新型准直投影镜头对角线FOV为41.2°,F#为1.87,调制传递函数在125 lp/mm处大于0.5。仿真结果表明,系统照度均匀性相对提高了14%,边缘FOV的光学效率相对提高了15%,具有良好的成像性能,该镜头可应用于超小型AR衍射光栅波导头戴显示系统中。 展开更多
关键词 准直投影镜头 光学效率 衍射光栅波导 光学设计
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定日镜场光学效率的计算模型
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作者 孙立鹏 陈斌豪 +1 位作者 舒建豪 金伟锋 《数学建模及其应用》 2024年第1期61-66,共6页
定日镜场可将太阳光反射汇聚到安装在镜场中的吸收塔集热器上从而实现能量转换,不同的定日镜场参数会影响定日镜场的光学效率.本文通过光线追踪法与坐标变换等建立了定日镜场的光学效率计算模型,具体地,首先建立大地坐标系、镜面坐标系... 定日镜场可将太阳光反射汇聚到安装在镜场中的吸收塔集热器上从而实现能量转换,不同的定日镜场参数会影响定日镜场的光学效率.本文通过光线追踪法与坐标变换等建立了定日镜场的光学效率计算模型,具体地,首先建立大地坐标系、镜面坐标系和光锥坐标系,并给出入射光线、反射光线以及法向的向量表示;其次,建立3个坐标系之间的坐标变换,利用坐标变换矩阵和方程联立判断并计算阴影遮挡损失、余弦损失、集热器截断效率等;最后,根据镜面反射率、大气透射率建立了定日镜场每块镜面的光学效率计算模型. 展开更多
关键词 定日镜场 光学效率 截断效率 阴影遮挡效率
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定日镜场在额定输出功率条件下的光学效率优化
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作者 郑向桐 林春博 马青 《数学建模及其应用》 2024年第1期52-60,共9页
为推动“双碳”目标实现,以光线追迹为核心,建立了定日镜平均输出热功率优化模型.首先,确定输出热功率是关于光学效率等参数的函数,通过给出阴影遮挡效率、集热器截断效率等参数的计算方法,提出了定日镜场输出热功率的计算方案.其次,提... 为推动“双碳”目标实现,以光线追迹为核心,建立了定日镜平均输出热功率优化模型.首先,确定输出热功率是关于光学效率等参数的函数,通过给出阴影遮挡效率、集热器截断效率等参数的计算方法,提出了定日镜场输出热功率的计算方案.其次,提出定日镜场输出热功率的优化方案.针对定日镜规格相同的情况,提出“吸收塔选址策略”约束吸收塔的位置,提出“分区域同心圆规划策略”完成定日镜的排布,建立了定日镜输出热功率优化模型,并采用变步长搜索法完成最佳参数的求解.最后,针对定日镜规格不同的情况,提出“定日镜规格分区域规划策略”,并结合二分法和变步长搜索法完成最佳参数的求解. 展开更多
关键词 定日镜场 光学效率 变步长搜索 输出热功率 分区域规划策略
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高光学效率可见红外共口径/视场离轴系统设计
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作者 贾永丹 孙建 聂云松 《航天返回与遥感》 CSCD 北大核心 2023年第1期126-134,共9页
针对高光学效率可见红外共口径光学系统的应用需求,基于光学效率的定义分析了影响光学系统效率的主要因素,确定了采用离轴反射式共视场光学系统实现高光学效率的技术路线。比对了可见红外共口径/视场离轴光学系统的主流构型,提出了一种... 针对高光学效率可见红外共口径光学系统的应用需求,基于光学效率的定义分析了影响光学系统效率的主要因素,确定了采用离轴反射式共视场光学系统实现高光学效率的技术路线。比对了可见红外共口径/视场离轴光学系统的主流构型,提出了一种共用主次镜的紧凑型全反射式离轴系统构型。给出了光学系统设计实例,其技术指标为:可见光通道焦距6 000mm,F数12.4,视场角2°×0.1°,光谱范围400~700nm,全谱段全视场调制传递函数(MTF)数值在奈奎斯特频率处(71.4线对/mm)大于0.31,相对畸变小于0.29%;红外通道焦距1700mm,F数3.5,视场角2°×0.1°,光谱范围3~5μm,冷光阑效率100%,全视场全谱段MTF数值在奈奎斯特频率处(33线对/mm)大于0.31,相对畸变小于0.73%。分析结果表明,同等技术指标条件下,文章所述共口径光学系统红外通道光学效率较复杂折反射式共口径光学系统效率至少提升40%,可解决传统离轴系统畸变较大的问题。 展开更多
关键词 低畸变 共口径/视场 光学效率 离轴系统 光学设计 光学遥感
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空间用平板形菲涅耳透镜的设计和光学效率研究 被引量:31
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作者 张明 黄良甫 +4 位作者 罗崇泰 安栋梁 孙燕杰 王多书 郭俊涛 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2001年第5期18-21,共4页
研究平板形菲涅耳太阳聚光透镜的光学问题,给出了线聚焦和点聚焦透镜的设计方法,讨论了设计参数对透镜光学效率的影响,为这类透镜的最优设计提供理论依据。
关键词 菲涅耳透镜 光学效率 聚光器 光学设计
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柱面菲涅耳太阳聚光透镜的光学设计和光学效率 被引量:12
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作者 贾付云 马勉军 +4 位作者 孙燕杰 王多书 郭俊涛 罗崇泰 黄良甫 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2002年第6期1-5,42,共6页
研究了柱面线聚焦菲涅耳太阳聚光透镜的光学设计和光学效率。依据理论分析 ,对透镜参数进行了优化设计 ,成功地研制出了柱面线聚焦菲涅耳聚光透镜。还分析了透镜相对孔径 (F数 )和成型模具等因素对透镜光学效率的影响。
关键词 柱面菲涅耳太阳聚光透镜 光学设计 光学效率 太阳电池阵 空间光源
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内聚光CPC热管式真空集热管的光学效率分析 被引量:11
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作者 余雷 王军 张耀明 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1392-1397,共6页
针对内聚光CPC热管式真空集热管,根据其结构建立详细完整的光学效率模型,采用光学追迹、几何光学分析等方法对模型中的各项参数(几何光学效率、透射比、反射比、吸收比等)进行分析研究。在此基础上,针对所研制的集热管构建出以太阳辐照... 针对内聚光CPC热管式真空集热管,根据其结构建立详细完整的光学效率模型,采用光学追迹、几何光学分析等方法对模型中的各项参数(几何光学效率、透射比、反射比、吸收比等)进行分析研究。在此基础上,针对所研制的集热管构建出以太阳辐照强度、太阳光入射角为参变量的光学效率模型,并根据计算的数据结果对集热管进行相关分析。所建立的模型可为各种集热器的光学效率分析提供参考。 展开更多
关键词 CPC 光学效率 集热管 光线追迹
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高光学效率相干多普勒激光雷达的测风性能分析与测试 被引量:7
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作者 周安然 韩於利 +3 位作者 孙东松 韩飞 唐磊 蒋杉 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第11期65-71,共7页
近期研发了一套高光学效率全光纤化相干激光雷达设备,可用于风场的实时探测。该相干激光雷达工作于1.55μm波段,望远镜直径50 mm,时间分辨率和距离分辨率分别是1 s和30 m。系统集成了光纤结构的接收单元、可编程扫描模式的两轴扫描头及... 近期研发了一套高光学效率全光纤化相干激光雷达设备,可用于风场的实时探测。该相干激光雷达工作于1.55μm波段,望远镜直径50 mm,时间分辨率和距离分辨率分别是1 s和30 m。系统集成了光纤结构的接收单元、可编程扫描模式的两轴扫描头及一个用于实时信号处理的多核数字信号处理器。对系统的测风性能进行了理论分析并同实验结果进行了对比,验证了系统测量距离达到5 km。之后,通过将激光雷达与超声波风速仪数据进行对比验证系统的测量精度。经过数据分析水平风速相关系数达0.980,标准差为0.235 m/s,风向数据相关系数达0.993,标准差为3.105°。表明该相干激光雷达具有优良的性能,可以应用于大气边界层内的风场探测。 展开更多
关键词 相干激光雷达 载噪比 风场测量 光学效率
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线性菲涅尔一次镜场光学效率分析 被引量:3
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作者 徐海卫 郑建涛 +5 位作者 许世森 徐越 裴杰 刘明义 曹传钊 李晴 《可再生能源》 CAS 北大核心 2016年第7期962-969,共8页
对线性菲涅尔太阳能集热一次镜场的光学效率进行了数值计算。用最大采光半角θ、反射镜列数n和镜场填充率μ来描述镜场,计算一次镜场光学效率随光线入射角γ的变化趋势。该算法的计算结果与Trace Pro及Sol Trace的计算结果一致。分析表... 对线性菲涅尔太阳能集热一次镜场的光学效率进行了数值计算。用最大采光半角θ、反射镜列数n和镜场填充率μ来描述镜场,计算一次镜场光学效率随光线入射角γ的变化趋势。该算法的计算结果与Trace Pro及Sol Trace的计算结果一致。分析表明:线性菲涅尔一次镜场的光学效率受相邻反射镜列间的遮挡和阴影影响,加大光线入射角,镜场效率明显下降;在无阴影和无遮挡的情况下,随着入射角γ的增加,与光线垂直入射相比,镜场效率按cosγ/2倍率下降。通过计算得到光线垂直入射时,镜场不发生遮挡的临界镜场填充率及其对应的光学效率。研究结果显示:减小最大采光半角能显著增加镜场光学效率;当最大采光半角为45~60°、在正午前后6~8 h,不发生阴影和遮挡的临界镜场填充率一般低于75%;与抛物线槽式聚光器相比,设计良好的线性菲涅尔一次镜场反射镜的阴影和遮挡,使正午前后6~8 h的平均光学效率下降5.0%~8.3%。 展开更多
关键词 线性菲涅尔 光学效率 阴影 遮挡 镜场填充率
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线性菲涅耳集热器的光学效率分析 被引量:1
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作者 徐众 刘黔 +4 位作者 邹敏 黄平 吴恩辉 李军 侯静 《太阳能》 2014年第4期35-38,共4页
虽然线性菲涅耳集热器效率比其他集热器效率低,但是其成本却更低,所以受到越来越多的关注。影响线性菲涅耳集热器效率的因素较多,诸如反射镜的光学效率、接收器的光学效率、接受器的热损失、入射角损失、接收器的端部损失和遮阴等,其中... 虽然线性菲涅耳集热器效率比其他集热器效率低,但是其成本却更低,所以受到越来越多的关注。影响线性菲涅耳集热器效率的因素较多,诸如反射镜的光学效率、接收器的光学效率、接受器的热损失、入射角损失、接收器的端部损失和遮阴等,其中光学效率是一个重要的影响因素。本文针对一个安装在昆明地区的小型线性菲涅耳集热器展开了模拟和实验研究。通过和同类型模拟结果对比得出影响此次实验光学效率偏低的一些因素,同时提出相应措施对实验装置进行改进以达到提升其效率的目的。 展开更多
关键词 线性菲涅耳 光学效率 入射角损失 端部损失
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沟槽变异对菲涅耳透镜光学效率的影响 被引量:1
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作者 李维谦 《制造业自动化》 北大核心 2007年第8期18-20,共3页
菲涅耳透镜以其良好的成像功能和很高的光学效率,广泛应用于教育投影仪、背投电视等大型成像设备。然而,出射面环形沟槽轨迹的不连续性给菲涅耳透镜的加工带来了诸多困难。为此,本文提出用连续阿基米德螺旋沟槽代替传统的同心环形沟槽,... 菲涅耳透镜以其良好的成像功能和很高的光学效率,广泛应用于教育投影仪、背投电视等大型成像设备。然而,出射面环形沟槽轨迹的不连续性给菲涅耳透镜的加工带来了诸多困难。为此,本文提出用连续阿基米德螺旋沟槽代替传统的同心环形沟槽,并从光学效率方面对它们进行了比较,计算结果验证了用螺旋沟槽代替同心环带沟槽的可行性,为螺旋沟槽型菲涅耳透镜的设计和制造提供了理论依据。 展开更多
关键词 菲涅耳透镜 沟槽变异 光学效率
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不同定日镜场排布形式对镜场光学效率的影响 被引量:1
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作者 关弘扬 张艳梅 +3 位作者 廖文俊 顾清之 段洋 张亚伟 《装备机械》 2017年第1期6-10,共5页
应用塔式光热电站设计软件模拟圆形散点、方形散点和方形麦田等三种不同排布形式的定日镜场,分析三种定日镜场的光学效率及损失,对比三种镜场的定日镜数量、吸热器功率、储热介质储热功率、占地面积及土地利用率等参数,为定日镜场布置... 应用塔式光热电站设计软件模拟圆形散点、方形散点和方形麦田等三种不同排布形式的定日镜场,分析三种定日镜场的光学效率及损失,对比三种镜场的定日镜数量、吸热器功率、储热介质储热功率、占地面积及土地利用率等参数,为定日镜场布置及提高定日镜场效率提供参考。模拟结果显示,圆形散点布置形式的定日镜场整体光学效率最高,在相同电站设计容量条件下其所需的定日镜数量最少,占地面积最小。 展开更多
关键词 太阳能 定日镜场 光学效率
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荧光光源光学效率的测量
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作者 师庆华 《液晶与显示》 CAS CSCD 1989年第5期51-55,共5页
引言本文论述的技术适用于测量荧光光源的光效。当在空气中对无罩灯做光学测量时,为使其保持在相同的最小灯壁温度(MLWT)下,在灯上连接了珀尔帖装置。用三种不同的灯镇流系统(40WF40T-12型灯,34WF40T-12型灯和32WF40T-8型灯)测量了光源... 引言本文论述的技术适用于测量荧光光源的光效。当在空气中对无罩灯做光学测量时,为使其保持在相同的最小灯壁温度(MLWT)下,在灯上连接了珀尔帖装置。用三种不同的灯镇流系统(40WF40T-12型灯,34WF40T-12型灯和32WF40T-8型灯)测量了光源的装置效率和光效率。因为实验室中没有角-光度计以直接测定装置的流明输出,所以采用测量该装置照度的方法来估计总亮度。相当的测量可以比较每一光源与不同灯镇流组合的效率,并证实了在实验室测量中使用珀尔帖装置这一技术的可行性。基本概况装置效率是用于为光源定性的一种参数。这个参量不仅取决于几何结构设计和材料特性,而且取决于测量中使用何种灯镇流系统。以往由于只有一种通用的灯镇流系绒(CBM镇流器和40WF401-12型灯)。 展开更多
关键词 光学效率 镇流 装置效率 效率 光学测量 珀尔 测定装置 实验室测量 结构设计 壁温度
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试析摄影快门的光学效率问题
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作者 江楚鋆 《电化教育研究》 北大核心 1994年第3期15-20,共6页
试析摄影快门的光学效率问题江楚鋆(云南师大电教系·昆明·650031)摄影快门的光学效率问题,是评价快门质量之优劣或完善程度的一项重要指标。它在某些科技摄影和电教摄影中,都具有极高的学术价值和实用价值,足以左... 试析摄影快门的光学效率问题江楚鋆(云南师大电教系·昆明·650031)摄影快门的光学效率问题,是评价快门质量之优劣或完善程度的一项重要指标。它在某些科技摄影和电教摄影中,都具有极高的学术价值和实用价值,足以左右曝光时间的可比性、曝光量的准确性、快门标... 展开更多
关键词 光学效率 镜间快门 有效曝光时间 高速快门 快门速度 曝光量 快门效率 光能量 渐晕效应 模糊量
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新型槽式太阳能真空吸热管设计方法及其光学性能研究
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作者 余强 单文玺 +1 位作者 李自豪 雷东强 《可再生能源》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期30-37,共8页
针对传统槽式太阳能集热系统工质运行温度受限,以及真空吸热管表面能流密度分布不均而引起的热应力过大等问题,文章在不改变聚光器结构的条件下,提出了一种新型的槽式太阳能真空吸热管的设计方法,通过减小金属内管直径、下移金属内管位... 针对传统槽式太阳能集热系统工质运行温度受限,以及真空吸热管表面能流密度分布不均而引起的热应力过大等问题,文章在不改变聚光器结构的条件下,提出了一种新型的槽式太阳能真空吸热管的设计方法,通过减小金属内管直径、下移金属内管位置以及在金属内管上方加装双曲线型二次聚光器来提高太阳能聚光比,改善了金属吸热管表面能流密度分布。利用仿真计算方法研究了新型槽式太阳能真空吸热管的光学性能,结果表明:和传统槽式太阳能真空吸热管相比,该新型结构在仅损失1.88%光学效率的情况下将聚光比从62 kW/m^(2)提升至71 kW/m^(2);能流密度分布均匀度改善了55.05%,提升了聚光-吸热系统的整体性能。 展开更多
关键词 槽式太阳能集热器 真空吸热管 聚光比 能流密度分布 光学效率
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太阳能槽式系统接收器光学效率的特性研究 被引量:7
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作者 冯志康 李明 +3 位作者 王云峰 陈飞 冀孟恩 洪永瑞 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期231-239,共9页
从理论上分析了真空管和三角形腔体两种接收器之间的光学效率差异,给出了腔体接收器有效吸收率取优化值时临界安装位置的计算表达式,并基于TraeePro软件进行了模拟计算验证。模拟结果显示腔体光学效率可达89.1%,而真空管为77.1%... 从理论上分析了真空管和三角形腔体两种接收器之间的光学效率差异,给出了腔体接收器有效吸收率取优化值时临界安装位置的计算表达式,并基于TraeePro软件进行了模拟计算验证。模拟结果显示腔体光学效率可达89.1%,而真空管为77.1%,垂直和平行方向安装位置的偏差对两者效率的影响类似,但腔体接收器光学效率变化曲线呈现轻微的不对称性,垂直安装位置取焦距下方5—20mm范围内最佳。反射镜面偏转误差对接收器效率的影响较大,偏转角度应控制在0.4。以内,超出该角度时腔体效率下降的幅度小于真空管。实验测试结果证实了这一结论,并且推算出在理想安装条件下、集热温度为168.6℃时两者集热效率达到平衡点55.0%,低于该临界温度时腔体接收器更占优势。 展开更多
关键词 光学设计 接收器 光学效率 太阳能槽式系统 集热效率
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大功率LED半球形透镜参数对一次光学效率的影响 被引量:3
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作者 张路飞 吕银环 +1 位作者 张涛 袁士东 《半导体光电》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期507-510,共4页
从发光二极管(LED)的发光原理及封装结构出发,研究了入射角大于全反射临界角而引起的全反射损失对LED封装光能提取效率的影响。通过简化LED结构,建立数学参数模型,寻求LED光能提取率与半球形透镜的半径和折射率的数值关系。研究发现LED... 从发光二极管(LED)的发光原理及封装结构出发,研究了入射角大于全反射临界角而引起的全反射损失对LED封装光能提取效率的影响。通过简化LED结构,建立数学参数模型,寻求LED光能提取率与半球形透镜的半径和折射率的数值关系。研究发现LED光学效率与半球形透镜折射率和半径呈特定的非线性关系,该结论通过Lighttools软件仿真得到验证。 展开更多
关键词 LED 半球形透镜 光学效率 数学模型
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不同瞄准策略的线性菲涅耳式聚光器光学性能
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作者 王成龙 闫伯龙 +1 位作者 徐茂 马军 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第9期183-191,共9页
吸热管表面能流密度分布的均匀性对线性菲涅耳式聚光器的光热性能及安全运行有着重要影响。基于Tonatiuh光学仿真软件构建了线性菲涅耳式聚光器模型,研究了圆柱面形反射镜焦距及瞄准点位置与光斑宽度之间的关系,在此基础上探讨了不同瞄... 吸热管表面能流密度分布的均匀性对线性菲涅耳式聚光器的光热性能及安全运行有着重要影响。基于Tonatiuh光学仿真软件构建了线性菲涅耳式聚光器模型,研究了圆柱面形反射镜焦距及瞄准点位置与光斑宽度之间的关系,在此基础上探讨了不同瞄准策略下线性菲涅耳式聚光器的光学效率及能流分布的均匀性。结果表明:采用瞄准点均匀分布的瞄准策略,聚光器在保持较高光学效率的同时能够提升集热管表面能流分布的均匀性。采用优化后的瞄准策略,线性菲涅耳式聚光器光学效率可达到87.4%,集热管表面能流密度标准差由45.3%降低到30.7%,集热管顶部能流密度提升了10.2%。集热管空管预热采用该优化瞄准策略,在变占空比跟踪模式下,集热管弯曲变形程度远小于现有瞄准策略。该结果可为线性菲涅耳式聚光集热系统的优化设计提供理论支撑。 展开更多
关键词 聚光太阳能热发电 线性菲涅耳式聚光器 瞄准策略 能流分布 光学效率
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提高光学接收效率的一种方法
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作者 晁明举 三洋 孙体楠 《黄淮学刊(自然科学版)》 1997年第2期28-30,共3页
针对半导体激光器所发激光束偏振性差、发散角大的特点,提出了一种用中间拖孔的平面镜代替通常所用分束片的方法,来达到分离光束的目的,并且与分束片相比,光学效率可得到明显提高.
关键词 激光 扫描成像 光学效率 平面镜
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开放光路TDLAS气体检测系统光学接收组件设计 被引量:4
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作者 吴国忠 王迪 +1 位作者 李栋 齐晗兵 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期877-883,共7页
针对开放光路TDLAS(可调谐半导体激光吸收光谱技术)气体检测系统中,由于角反射器在生产及使用过程中表面光洁度下降及大气传输扰动造成回波信号入射方向与接收透镜光轴非严格平行,从而导致系统探测灵敏度下降的问题,分析回波信号与菲涅... 针对开放光路TDLAS(可调谐半导体激光吸收光谱技术)气体检测系统中,由于角反射器在生产及使用过程中表面光洁度下降及大气传输扰动造成回波信号入射方向与接收透镜光轴非严格平行,从而导致系统探测灵敏度下降的问题,分析回波信号与菲涅尔透镜光轴夹角不同时的汇聚点偏移量,设计了由圆锥体反射器和抛物面反射器组成的二次光学元件,并运用TracePro光学软件对其参数进行优化。在回波光线-6°~6°入射角偏差范围条件下对优化设计的光学接收组件进行聚光特性模拟。模拟结果表明:优化设计的光学接收组件接收角为4.9°,光学效率为78.24%,与单独菲涅尔透镜及菲涅尔透镜-复合抛物面聚光器(CPC)光学接收组件相比聚光性能明显提高,适用于实际检测过程。 展开更多
关键词 光学接收组件 二次光学元件 接收角 光学效率 光学设计
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