[發明專利]一種用于CPV的錐形聚光器及其設計方法

有效

• 申請號: 201610191118.6
• 申請日: 2016-03-31
• 公開（公告）號: CN105703704B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 劉兆洲
• 申請（專利權）人: 劉兆洲
• 主分類號: H02S40/22
• 分類號: H02S40/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種用于CPV的錐形聚光器，其特征在于：所述錐形聚光器將經菲涅耳透鏡所有入射光線匯聚后全部輸入至光纖，其中，所述錐形聚光器的參數具有以下特征：

其中，α為錐形聚光器的輸出端水平傾斜角，θ′_f為錐形聚光器的輸出光線接收角，θ′_i為錐形聚光器的輸入光線角；

其中，L為錐形聚光器的長度，2a為錐形聚光器的輸出端及光纖芯的直徑；

其中，2A為錐形聚光器的輸入端的直徑。

2.根據權利要求1所述的一種用于CPV的錐形聚光器，其特征在于：所述錐形聚光器的輸出端具有位置最大值，即z＜z_max+L，及所述錐形聚光器的輸入端具有位置最小值，即z＞z_min；

其中，

其中，z為z軸上錐形聚光器的輸出端距菲涅耳透鏡的距離，z_max為z軸上錐形聚光器的輸出端距菲涅耳透鏡的最大距離，L為錐形聚光器的長度，f為菲涅耳透鏡的焦距，d_max為z軸上錐形聚光器的輸出端距菲涅耳透鏡焦點的最大距離，d為菲涅耳透鏡的直徑，z軸為菲涅耳透鏡的光軸；

其中，

其中，z_min為z軸上錐形聚光器的輸出端距菲涅耳透鏡的最小距離。

3.根據權利要求2所述的一種用于CPV的錐形聚光器，其特征在于：所述錐形聚光器的長度L具有一個額外長度L′。

4.根據權利要求3所述的一種用于CPV的錐形聚光器，其特征在于：所述錐形聚光器的輸出端位于菲涅耳透鏡的焦點處，即位于z＝f的位置時，

5.根據權利要求4所述的一種用于CPV的錐形聚光器，其特征在于：投射至所述錐形聚光器的輸出端的入射光束的直徑最小。

6.根據權利要求1所述的一種用于CPV的錐形聚光器，其特征在于：當菲涅耳透鏡的參數取以下值時：

d＝100mm，f＝100mm，θ_i＝26.565°，其中，θ_i為菲涅耳透鏡邊緣出射光線出射角；及

當光纖的參數取以下值時：

a＝0.50000mm，NA＝0.48000mm，n_core＝1.4600，n_clad＝1.4600，θ_f＝28.685°；其中，NA為光纖的數值化孔徑，NA＝n_coresinθ_f；n_core為光纖芯入射光線的折射率，n_clad為光纖的復合折射率，θ_f為光纖入射光的接收角；

所述錐形聚光器的如下參數取以下值：

n_cone＝1.4600，θ′_i＝17.837°，θ′_f＝19.194°，a＝0.50000mm，α＝0.67846°，L＝2.9737mm，A＝0.63522mm，其中，n_cone為錐形聚光器的折射率。

7.根據權利要求1-6中任一所述的一種用于CPV的錐形聚光器，其特征在于：光線在所述錐形聚光器中折射一次。