太阳光石英聚光器制造技术

本实用新型专利技术提出了一种太阳光石英聚光器，设置变径聚光段和导光段，安设于太阳光汇聚凸透镜和导光光纤之间，能将汇聚的太阳光高效低损传输导光光纤，实现太阳光的采集和导光，耦合效率高；导光段与倒漏斗段的综合作用，将传输太阳光的传输角度进行校正，更有效地传导太阳光，也能使得太阳光在进入后续导光光纤时的传输特性更稳定；采用模块结构设计，易于加工制作，易于与设备和光纤对接。

Solar quartz concentrator

The utility model proposes a solar-light quartz concentrator, which has a variable-diameter concentrating section and a light guide section, and is installed between the convex lens and the light guide fiber, which can transmit the sunlight efficiently and low-loss light guide fiber, realize the collection and light guide of the sunlight, and has high coupling efficiency; and the synthesis of the light guide section and the inverted funnel section. By correcting the transmission angle of the transmitted sunlight, the transmission characteristics of the sunlight can be more stable when it enters the subsequent optical fibers. Modular structure design is adopted, which is easy to fabricate and to connect with equipment and optical fibers.

【技术实现步骤摘要】
太阳光石英聚光器
本技术涉及太阳光采集照明聚光
，尤其涉及一种太阳光石英聚光器。
技术介绍
太阳光即日光是自然界取之不尽的巨大自然光源，也是一种绿色能源，迄今为止人类对太阳光能的利用还停留在较为初始的阶段。对太阳光进行有效地采集、利用并输送到一些既需要阳光照明，又需要遮风避雨或洁净的环境场所如养鸡场、鸡蛋测试场所、小鸡孵化以及其他一些生态养殖场所内，解决上述场所的照明或生产作业检测等问题，意义重大。太阳光的使用在生态农业中十分重要，而如何提高日光的聚光效率也是目前面临的重要课题。在中国专利CN95107312.5名称为“太阳光采光装置及控制该太阳光采光装置的太阳光采光控制装置”中，涉及到太阳光采集装置的控制设计相关技术，但在会聚光与石英光纤的聚光方面没有给出具体结构描述。中国专利CN201110258872.4“一种分光型阳光输送机”里描述了将太阳光进行透镜汇聚之后，聚焦在塑料光纤端面上，使用光学接口器降低聚焦端面的温度，从而防止塑料光纤损伤，但塑料光纤的耐高温抗老化性能尚需提高。对于可见光波段范围的光进行传输，石英光纤有着本征的优势：石英材质的优良物理和化学稳定性，使得传输中高功率太阳光的长期可靠性得到保证，从而增强了系统的使用寿命。但太阳光经过透镜装置汇聚之后，其光束质量与一般的激光有较大的差距，因此使经透镜聚焦的太阳光耦合进石英光纤有着较大的技术难度。太阳光一旦没有耦合进石英光纤，将在光纤的端面和涂覆层产生大量的热量，从而影响系统的耦合效率和耦合点的性能。于是需要增加一个石英聚光器，将透镜聚焦的太阳光光斑的大直径面积的光聚集为1mm左右的石英光纤芯层直径的小光斑，聚光的过程需要尽量避免太阳光泄露损失，然后小光斑直接与导光的石英光纤对接，将太阳光传输下去。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提出了一种耦合效率高、温度性能稳定、使用寿命长的太阳光石英聚光器。本技术的技术方案是这样实现的：本技术提供了一种太阳光石英聚光器，包括变径聚光段和导光段，变径聚光段呈倒圆台形，上端直径大于下端，由石英材料组成，光折射率n1为1.456～1.458；导光段为圆柱形，上端与变径聚光段的下端同轴设置且一体成型或者熔融焊接，导光段材料与变径聚光段材料相同。在以上技术方案的基础上，优选的，所述变径聚光段的直径D21为1mm～5mm，变径聚光段长度L21为4mm～50mm，变径聚光段下端面的直径与导光段的直径相同，导光段的直径D22为0.5mm～3mm，导光段的长度L22为4mm～80mm。在以上技术方案的基础上，优选的，还包括外支撑座，外支撑座内开设有安装槽，变径聚光段和导光段嵌入安装槽内，外支撑座材料采用不锈钢或铝合金，安装槽内表面抛光或设置镀膜，安装槽内表面反光率达到99％以上。在以上技术方案的基础上，优选的，优选的，所述安装槽包括从上至下依次设置的漏斗段、圆柱槽段和倒漏斗段，漏斗段底部直径与圆柱槽段直径D13相等，圆柱槽段直径D13大于倒漏斗段顶部直径D12，变径聚光段设置于漏斗段和圆柱槽段内，导光段设置于倒漏斗段内。进一步优选的，所述倒漏斗段顶部直径D12为0.5mm～3mm，圆柱槽段直径D13为1mm～4mm，漏斗段顶部直径D14为1mm～5mm，倒漏斗段底部直径D15为4mm～45mm，外支撑座外径D11为5mm～45mm。在以上技术方案的基础上，优选的，还包括太阳光汇聚透镜和导光光纤，所述变径聚光段上端与太阳光汇聚透镜光耦合连接，导光段底端与导光光纤光耦合连接。本技术的太阳光石英聚光器，使用时变径聚光段上端面与汇聚凸透镜相配置，导光段与后续的阳光导光光纤耦合，其聚光导光过程为：波长范围400-700nm的太阳光经过汇聚凸透镜之后，将平行发射的太阳光进行汇聚，汇聚光斑照射在变径聚光段的上端面上，变径聚光段的变径梯形角度与太阳光凸透镜汇聚的汇聚角相匹配，确保汇聚的太阳光在变径段无损传输；当太阳光沿着变径聚光段进入导光段之后，太阳光的传输特性没有发生变化，这样会导致传输角度过大，一部分太阳光会出射到导光段外，于是外支撑座的倒漏斗段就起到了调整太阳光传输角度和高度反射的作用，将从导光段出射的太阳光反射回导光段，并减小太阳光传输的角度，使得太阳光能够被重新约束在导光段进行传输；这样经过导光段和倒漏斗段的传输之后，太阳光就能够很高效率地耦合进后续的导光光纤中进行稳定的传输了。本技术的太阳光石英聚光器相对于现有技术具有以下有益效果：(1)设置变径聚光段和导光段，安设于太阳光汇聚凸透镜和导光光纤之间，能将汇聚的太阳光高效低损传输导光光纤，实现太阳光的采集和导光，耦合效率高；(2)导光段与倒漏斗段的综合作用，将传输太阳光的传输角度进行校正，更有效地传导太阳光，也能使得太阳光在进入后续导光光纤时的传输特性更稳定；(3)采用模块结构设计，易于加工制作，易于与设备和光纤对接。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术太阳光石英聚光器的纵切面剖视图；图2为本技术太阳光石英聚光器的外支撑座的纵切面剖视图；图3为本技术太阳光石英聚光器的变径聚光段和导光段部分的纵切面剖视图；图4为本技术太阳光石英聚光器进行导光的结构示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。实施例1如图1所示，本实施例的太阳光石英聚光器，包括变径聚光段201、导光段202和外支撑座101。如图3所示，变径聚光段201呈倒圆台形，上端直径大于下端，由石英材料组成，光折射率n1为1.4575，变径聚光段201上端面为进光端，下端面为出光端。具体的，所述变径聚光段201的上端面直径D21为3mm，下端面直径D22为1mm，变径聚光段201长度L21为8mm，变径聚光段201下端面的直径与导光段202的直径相同。导光段202为圆柱形，上端面为进光端，下端面为出光端，上端与变径聚光段201的下端同轴设置且熔融焊接，导光段202材料与变径聚光段201材料相同，导光段的长度L22为25mm。如图2所示，外支撑座101内开设有安装槽102，变径聚光段201和导光段202嵌入安装槽102内，外支撑座101材料采用不锈钢或铝合金，安装槽102内表面抛光，安装槽102内表面反光率达到99％以上。如此，对于导光段202内漏出的光，可经过安装槽102内表面反射后回到导光段202内继续传输。具体的，所述安装槽102包括从上至下依次设置的漏斗段103、圆柱槽段104和倒漏斗段105，漏斗段103底部直径与圆柱槽段104直径D13相等，圆柱槽段104直径D13大于倒漏斗段105顶部直径D12，变径聚光段201设置于漏斗段103和圆柱槽段104内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳光石英聚光器，其特征在于：包括变径聚光段(201)和导光段(202)，变径聚光段(201)呈倒圆台形，上端直径大于下端，由石英材料组成，光折射率n1为1.456～1.458；导光段(202)为圆柱形，上端与变径聚光段(201)的下端同轴设置且一体成型或者熔融焊接，导光段(202)材料与变径聚光段(201)材料相同。

【技术特征摘要】
1.一种太阳光石英聚光器，其特征在于：包括变径聚光段(201)和导光段(202)，变径聚光段(201)呈倒圆台形，上端直径大于下端，由石英材料组成，光折射率n1为1.456～1.458；导光段(202)为圆柱形，上端与变径聚光段(201)的下端同轴设置且一体成型或者熔融焊接，导光段(202)材料与变径聚光段(201)材料相同。2.如权利要求1所述的太阳光石英聚光器，其特征在于：所述变径聚光段(201)的直径D21为1mm～5mm，变径聚光段(201)长度L21为4mm～50mm，变径聚光段(201)下端面的直径与导光段(202)的直径相同，导光段(202)的直径D22为0.5mm～3mm，导光段的长度L22为4mm～80mm。3.如权利要求1所述的太阳光石英聚光器，其特征在于：还包括外支撑座(101)，外支撑座(101)内开设有安装槽(102)，变径聚光段(201)和导光段(202)嵌入安装槽(102)内，外支撑座(101)材料采用不锈钢或铝合金，安装槽(102)内表面抛光或设置镀膜，安装槽(102)内表面反光率达...

【专利技术属性】
技术研发人员：但锦，
申请(专利权)人：武汉芯微感科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42