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圆锥曲面Fresnel透镜数值设计方法

程颖 房丰洲 卢永斌 张效栋

程颖, 房丰洲, 卢永斌, 张效栋. 圆锥曲面Fresnel透镜数值设计方法[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(7): 718005-0718005(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0718005
引用本文: 程颖, 房丰洲, 卢永斌, 张效栋. 圆锥曲面Fresnel透镜数值设计方法[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(7): 718005-0718005(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0718005
Cheng Ying, Fang Fengzhou, Lu Yongbin, Zhang Xiaodong. Numerical design method for conic curved Fresnel lens[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(7): 718005-0718005(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0718005
Citation: Cheng Ying, Fang Fengzhou, Lu Yongbin, Zhang Xiaodong. Numerical design method for conic curved Fresnel lens[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(7): 718005-0718005(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0718005

圆锥曲面Fresnel透镜数值设计方法

doi: 10.3788/IRLA201847.0718005
基金项目: 

国家自然科学基金青年科学基金(61705166);国家自然科学基金(51320105009&91423101);天津市教委科研计划项目(2017KJ019);天津市重点实验开放基金(2016LIMFE01);天津科技大学青年教师创新基金(2014CXLG20)

详细信息
    作者简介:

    程颖(1982-),女,讲师,博士,主要从事光学自由曲面设计与加工方面的研究。Email:chengyingcd@163.com

    通讯作者: 房丰洲(1963-),男,教授,博士,主要从事超精密加工技术及装备、微纳制造、光学制造、及超精密检测技术的研究。Email:fzfang@tju.edu.cn
  • 中图分类号: O435

Numerical design method for conic curved Fresnel lens

  • 摘要: Fresnel透镜是最常见的太阳能聚光镜之一,曲面Fresnel透镜通常比平面Fresnel透镜具有更加优越的性能。基于非成像光学理论,提出了一种新型曲面Fresnel透镜的设计方法。曲面Fresnel透镜采用圆锥曲面基底,在满足Fresnel透镜机械参数要求的前提下,实现Fresnel透镜第二工作面面型的求解。基于可加工性的要求,利用该方法设计了不同形状的曲面Fresnel透镜,通过光学仿真分析了曲面Fresnel透镜的结构参数对聚光镜会聚比、容忍角、光照均匀性的影响,并分析了超精密加工条件下,由于加工误差对光学效率的影响。该设计方法为参数化曲面Fresnel透镜的分析提供了一种新的途径。仿真结果表明,具有小深宽比的曲面Fresnel透镜具有更好的均匀性和更高的能量利用率。
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-02-11
  • 修回日期:  2018-03-10
  • 刊出日期:  2018-07-25

圆锥曲面Fresnel透镜数值设计方法

doi: 10.3788/IRLA201847.0718005
    作者简介:

    程颖(1982-),女,讲师,博士,主要从事光学自由曲面设计与加工方面的研究。Email:chengyingcd@163.com

    通讯作者: 房丰洲(1963-),男,教授,博士,主要从事超精密加工技术及装备、微纳制造、光学制造、及超精密检测技术的研究。Email:fzfang@tju.edu.cn
基金项目:

国家自然科学基金青年科学基金(61705166);国家自然科学基金(51320105009&91423101);天津市教委科研计划项目(2017KJ019);天津市重点实验开放基金(2016LIMFE01);天津科技大学青年教师创新基金(2014CXLG20)

  • 中图分类号: O435

摘要: Fresnel透镜是最常见的太阳能聚光镜之一,曲面Fresnel透镜通常比平面Fresnel透镜具有更加优越的性能。基于非成像光学理论,提出了一种新型曲面Fresnel透镜的设计方法。曲面Fresnel透镜采用圆锥曲面基底,在满足Fresnel透镜机械参数要求的前提下,实现Fresnel透镜第二工作面面型的求解。基于可加工性的要求,利用该方法设计了不同形状的曲面Fresnel透镜,通过光学仿真分析了曲面Fresnel透镜的结构参数对聚光镜会聚比、容忍角、光照均匀性的影响,并分析了超精密加工条件下,由于加工误差对光学效率的影响。该设计方法为参数化曲面Fresnel透镜的分析提供了一种新的途径。仿真结果表明,具有小深宽比的曲面Fresnel透镜具有更好的均匀性和更高的能量利用率。

English Abstract

参考文献 (15)

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