高次柱面反射型太阳能聚光镜的光学设计

提出了一种新型高效太阳能聚光镜, 这种聚光镜用一组特定系数, a₂, a₄, a₆, a₈, a₁₀, a₁₂, a₁₄, a₁₆ 与 C的高次柱面内壁的一部分作为反射镜. 利用高次柱面方程和光反射定律, 推导出了在高次柱面内壁上太阳反射光束的方向矢量与高次柱面系数C, a₂,a₄, a₆, a₈, a₁₀, a₁₂, a₁₄, a₁₆的关系, 通过优化设计这些系数, 可以使入射到高次柱面内壁上的太阳光束反射后全部聚焦在一条与柱面母线平行的宽度很窄的线段上, 形成线聚光. 这组特定系数用粒子群优化算法求得, 并经计算机模拟证明其聚焦效果. 用这组特定系数的高次柱面作为聚光镜, 其对光的压缩比可达148倍, 其线性光斑可作为一种强光源或高温光源. 高次柱面反射镜可由金属或玻璃直接磨制而成, 也可由高次柱面骨架和铺设在骨架上的镀铝聚酯薄膜构成. 关键词： 太阳能聚光镜 高次柱面 多项式系数优化 线性聚焦     

组合非球面太阳能聚光镜的光学设计

提出了一种组合非球面反射型太阳能聚光镜并给出了设计方法。聚光镜由38片非球面组成,每一片非球面都由一组特定系数C,a₂,a₄,a₆,a₈,a₁₀的偶次非球面方程决定,是此特定非球面的一部分。根据非球面方程和光反射定律矢量形式,导出了非球面内壁上太阳反射光束的方向矢量与非球面系数C,a₂,a₄,a₆,a₈,a₁₀的关系,适当地选择这些非球面系数,即适当地调整非球面面型,可以使太阳反射光束具有特定的方向矢量,使入射到非球面内壁上的太阳光束反射后全部聚焦在某一特定的区域内,形成小的光斑。每组特定系数都用粒子群优化算法求得,并经计算机模拟和实验证明其聚焦效果。聚光镜的光束压缩比为330：1,其聚焦光斑可作为一种高温热源,而此聚光镜可以用在太阳能加热装置中。