太陽能直接泵浦固體激光器的研究.pdf

1、目前，各種可再生能源儲量有限，還帶來了大氣污染、溫室效應(yīng)等環(huán)境問題，因此，開發(fā)和利用太陽能等可再生能源是必要的．太陽能泵浦激光器是對太陽能的一種新的利用方式，且太陽能儲量豐富．太陽光泵浦固體激光器在空間無線能量傳輸、清潔能源、激光動力推進、光化學(xué)領(lǐng)域等有著潛在應(yīng)用價值．本文以Nd:YAG晶體做激光工作物質(zhì)，對太陽能泵浦激光器的聚光系統(tǒng)進行設(shè)計，并對棒狀激光晶體的熱效應(yīng)和激光輸出特性進行了模擬分析。
　　本論文主要對太陽能聚光系統(tǒng)進

2、行了研究，設(shè)計出了反射型的組合菲涅耳透鏡．新菲涅耳透鏡和二級聚光器CPC相結(jié)合，用TracePro進行優(yōu)化追跡，聚集到了一個半徑為3mm的光斑，其總的聚光效率可以達到63.8％．其中，對于新菲涅爾透鏡聚光器，在半徑大于300mm的范圍，是基于一次全反射并垂直出射菲涅爾透鏡；在半徑小于300mm的范圍內(nèi)，是基于二次全反射并垂直出射的環(huán)帶菲涅爾透鏡．對新的組合菲涅爾透鏡聚光器追跡分析，如果不考慮太陽能發(fā)散角，聚焦的光斑半徑約為0.45mm，

3、聚焦效率可言達到90%．有發(fā)散角的情況下，聚焦的光斑也比同樣大小情況下的傳統(tǒng)的菲涅耳透鏡的聚焦光斑小很多．為了得到我們需要的更小的光斑，我們對二級復(fù)合拋物面聚光器CPC經(jīng)行了追跡分析，也驗證了CPC結(jié)構(gòu)參數(shù)對太陽能激光器聚光效率的影響．CPC的長度、入射面積、出射面積和擺放位置等與CPC的聚光效率的關(guān)系，特別是 CPC的截取比對總的聚光效率的影響．然后，使用有限元分析軟件ANSYS對激光晶體的熱效應(yīng)進行了分析，通過比較端面泵浦、側(cè)面泵浦