环面焦斑全内反射菲涅尔透镜设计及分析

为了减小由热斑效应带来的损失,增加太阳能转换效率,克服二次镜带来的菲涅尔损失,以及由大口径和几何聚光比带来的焦斑不均匀的问题,设计了环面焦斑全内反射菲涅尔透镜.环面焦斑全内反射菲涅尔透镜由两部分组成,里面是环面焦斑太阳能透镜,外面是二次全反射棱镜.用Tracepro模拟和比较具有相同通光面积的普通菲涅尔透镜和环面焦斑全内反射菲涅尔透镜的光照度,结果表明,环面焦斑全内反射菲涅尔透镜具有较高的光能利用率和均匀性.     

平板菲涅尔透镜设计及组合优化方法

为了解决传统的球面菲涅尔透镜模具加工工艺难度大、精度低、制作成本高等问题,提出一种中心透镜为球面、外侧环带为倾斜面的平板菲涅尔透镜的设计方法,并进行了基于多平面拟合和基于多焦点的组合优化设计,给出了具体设计实例,进行了光学仿真.结果表明:优化后菲涅尔透镜聚光效率达93%,聚焦光斑能量均匀性4.9,满足设计要求.     

环面焦斑全内反射菲涅尔透镜优化及分析

在聚光系统中,菲涅尔透镜是非常重要的元件。然而,聚光器在太阳能电池表明产生的热斑效应会降低其可靠性和光电转换效率。为了减小由热斑效应带来的损失、增加太阳能转换效率,设计了环面焦斑全内反射菲涅尔透镜,而不是用二次元件来克服菲涅尔损失;并克服了由大口径和几何聚光比带来的焦斑不均匀的问题。这个环面焦斑全内反射菲涅尔透镜是由两部分组成：里面的部分是环面焦斑太阳能透镜,外面部分是二次全反射棱镜。     

利用相位光栅的衍射检测啁啾飞秒激光脉冲

分析了一种0ˉπ相位光栅在啁啾飞秒激光脉冲照射下的菲涅耳衍射.通过选择相位光栅的结构,可以使衍射光的±1级分量最大.提取±1级衍射分量,并通过两反射镜将这束光在远处干涉.当飞秒激光脉冲的宽度一定时干涉条纹的强度与飞秒激光脉冲的啁啾系数有关.通过检测干涉条纹的强度,可以间接测量飞秒激光脉冲的啁啾系数.     

高效大尺寸短焦距菲涅尔透镜设计

为减少聚光太阳能系统中太阳能电池面积和聚光系统体积,缩短系统纵向尺寸和降低系统成本,采用分区方法设计大口径、短焦距、高聚光比的菲涅尔透镜.把圆形或方形菲涅尔透镜分成中心区、折射区及全反射区,推导了分区法计算公式.用该方法设计了一个焦径比为0.75、聚光比为1000的高聚光比菲涅尔透镜,用Trace Pro软件对设计的菲涅尔透镜进行了光学仿真,聚光效率可达88.75%.该菲涅尔透镜具有焦距短、高聚光比、高效率、易加工等优点,可降低系统的体积及成本.     

菲涅耳双棱镜干涉实验的误差改进

讨论菲涅耳双棱镜实验中影响系统误差的主要因素,经过分析找到减小误差的方法并进行理论验证,推导出计算公式,从而提出实验改进方法。     

用同轴菲涅尔全息检测细胞的研究

通过对菲涅尔基元全息图的分析,阐述了全息放大的基本原理和实现全息放大的3种方法,讨论了同轴菲涅尔全息下全息再现像相位的特点,提出了重构细胞相位的算法.设计了用同轴菲涅尔全息观察、检测细胞的系统,并以新鲜洋葱表皮细胞为样本,完成了实验检测和相位重构,得到了细胞的全息放大再现像,计算了细胞的相位.分析表明理论上系统的分辨率约16μm.     

对经典菲涅尔假设的评注

指出经典菲涅尔假设中的缺陷，从基尔藿夫积分定理导出菲涅尔假设的倾斜因子，说明衍射波的倾向限制范围。     

飞秒激光加工K24高温合金的仿真与试验分析

为探究飞秒激光与K24镍基高温合金的作用机理,应用普朗克方程与菲涅尔公式,推导出K24反射率与吸收率随激光脉宽的变化曲线.利用固体力学的线性假设方程,推导出K24高温合金的晶格热容和电子比热.结合简化的一维双温模型,采用有限差分法解析单脉冲飞秒激光与K24高温合金作用过程中电子和晶格的温度变化,基于K24高温合金的蒸发温度推导得出单脉冲飞秒激光作用下合金的理论蚀除深度.用较低频率的激光进行了验证试验.用正交实验分析激光平均功率、焦点进给距离、扫描次数、扫描速度等工艺参数对加工微孔形貌的影响规律.结果表明:扫描速度对加工微孔形貌的影响最大,进给距离次之,而激光能量和扫描次数对微孔形貌的影响较小.研究结果为飞秒激光对高温合金的高质量微孔加工提供了理论和实验基础.     

大直径菲涅尔透镜模具加工机理

针对大直径菲涅尔透镜模具的加工难题,基于有限元仿真软件ABAQUS和模态实验方法对大直径菲涅尔透镜模具切削过程加工机理进行分析.介绍了菲涅尔透镜设计及模具加工原理,结合材料本构关系、材料失效准则等,建立正交切削二维模型,得到仿真切屑,与模态实验得到的切屑进行对比,验证了仿真切削模型的可行性.研究了切削速度、进给速度对切屑形成过程的影响.研究结果表明:在H62黄铜模具加工过程中,材料强度和塑脆性对切屑形态产生重要影响,随着变形速度的提高,材料强度提高,材料塑性降低,切屑的演化过程依次分为带状切屑、锯齿切屑、单元切屑.