复合椭球腔太阳能聚光均匀线光源设计

为了实现太阳光直接泵浦板条高功率激光器,对均匀线形高功率密度泵浦源进行研究。本文提出由一级聚光系统与7个共焦点椭球叠加形成二级聚光系统(复合椭球腔),组合实现高功率密度均匀线光源的设计方法。每个椭球可对圆形第一焦斑进行等辐射通量分割,镜像成像特点使得峰值功率密度未明显下降,分解后镜像光斑在第二焦点处形成均匀线光源。通过坐标变化给出等辐射通量数学模型,利用退火算法求解出每个椭球旋转平移参量。由半径为30 mm,焦距为70 mm菲涅尔透镜和a=3.4 mm,c=3.15 mm单椭球腔组成一级系统,附带二级复合椭球腔聚光系统,可实现有效长度为12 mm,峰值功率密度为1.09×10^(6)W/m^(2),均匀度为95.46%线光源。对比每个椭球参量对均匀度贡献,中间椭球旋转参量θ为1.4°,均匀度改善明显,边缘椭球参量Δ改变对线光源有效长度影响显著,其最佳值为0.53 mm。

大功率LED均匀线光源光学系统设计

提出一种点光源经复合旋转椭球腔反射获得均匀线光源的方法。依据多聚光中心点半宽度叠加均匀线光源方法建立复合椭球腔初始数学模型并推算其初始参量。通过第一焦点处(0,0,10)建立朗伯体光源LED朗伯发光模型,以0.01°为步长调节七个初始椭球旋转角度参量,使得七个中心点辐射通量相等,在z=51.5 mm平面处获得一个长10 mm、有效半高全宽为3 mm、均匀度为88.81%的线形光斑。该方案实现了LED点光源向均匀线光源的转换,并以此方法为依据用于侧面泵浦聚光腔设计。