用于聚光光伏系统二级聚光镜的设计及实验研究

设计了一种非球面二级聚光镜,改善了光漏斗式的二级聚光镜的电池表面的光照均匀性。利用Kohler照明的原理实现了用于偏心式的Fresnel透镜的自由曲面二级聚光镜的设计。并利用超精密车削技术实现了非球面二级聚光镜的加工,通过光学实验验证了设计的合理性和正确性。

基于折反耦合的超短焦投影成像系统的设计

针对折反式超短焦投影成像光学系统由于结构复杂、投射比小、视场角大造成优化像差时收敛速度慢的问题,提出一种基于折反耦合点的超短焦投影成像光学系统的设计方法。通过对光学系统中折射透镜组与凹面反射镜之间各视场及孔径处光线耦合点位置的计算,将理想耦合点与实际耦合点的偏差作为评价函数来优化像差,同时采用正向设计和反向设计相结合的方式,有效提高光学系统优化效率。利用此方法设计了一个超短焦投影镜头,可在486 mm处投射100 inch(2540 mm)尺寸画面,TV畸变小于0.2%,各视场调制传递函数(MTF)在截止频率为117 lp/mm处均达0.5以上。

基于非球面透镜激光车灯的设计与加工

激光车灯对比于LED车灯,具有能耗小、体积小、亮度高等优点,是汽车车灯发展的新方向。基于此提出了一种低功耗、高亮度的激光车灯的光学系统结构。通过搭建光学测试平台研究激光二极管经过荧光片变为白光光源的特征参数,如光源的尺寸、光通量等,从而建立光源模型。由点光源和接收面能量的映射关系,求解激光车灯透镜的初始面型。根据所建立的光源模型对透镜初始面型进行优化设计,得到最终结果。所设计的非球面透镜利用超精密加工实现,并对激光车灯进行了组装和测试,12.16W电功率驱动下,25m处的照度约为106lux。

圆柱面Fresnel透镜超精密加工方法的研究

聚光光伏发电可降低光伏发电成本,提高太阳能电池的转换效率,是光伏发电的发展趋势。Fresnel透镜是最常用的光伏聚光镜之一,柱面Fresnel透镜其截面呈圆形,与平板式Fresnel透镜相比,可在一定程度上增加太阳光的收集角度。圆柱面Fresnel透镜由于棱镜单元非回转,各棱镜单元参数各不相同,其加工一般采用拼接方式,不能实现一次成型加工。针对这些问题,提出圆柱面Fresnel透镜一次成型的超精密加工方法,研究加工过程中超精密机床运动参数与柱面Fresnel透镜几何参数之间的关系。对加工后的透镜进行了角度检测,其角度加工误差小于0.02%,说明加工方法具有极高的加工精度及准确性。