CN102385105B - 能源级光线直线传输的方法 - Google Patents

Abstract

本发明能源级光线直线传输的方法，包括：光密介质、光疏介质、非光学介质，其特征在于：通过光学介质直线部分、光线传输缩聚部分、光学介质接口部分构成能源级光线直线传输的单位元；光学介质直线部分由光密介质和光疏介质构成，传输光线的方式是以全反射方式传输，光学介质直线部分的光密介质是圆柱体光密介质，光学介质直线部分的光疏介质分为两种，第一种是真空，第二种是空气；光线传输缩聚部分起到缩聚光线和调整光线方向的作用，光线传输缩聚部分是缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元；光学介质接口部分分为两种，第一种是圆柱体光密介质的两端，第二种是缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元的上、下表面；光学介质接口之间的连接方法是：一个圆柱体光密介质和一个缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元连接成最基本的能源级光线直线传输的单位元，能源级光线直线传输的单位元连接成能源级光线直线传输的光学介质通道。

Description

能源级光线直线传输的方法

技术领域

本发明专利涉及的是能源级光线直线传输的方法，尤其是一种通过圆柱体光密介质和缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元组成能源级光线直线传输的单位元，进行能源级光线直线传输的方法。

背景技术

缩聚镜分为折射、反射、全反射缩聚镜和折射、反射缩聚镜两种。

能源级光线直线传输的方法是以折射、反射、全反射缩聚镜(申请号：201010028057.4)，折射、反射、全反射缩聚镜为主体的集成聚光方法(申请号：201010134349.6)，折射、反射缩聚镜(申请号：201010028058.9)，折射、反射缩聚镜为主体的集成聚光方法(申请号：201010134358.5)为基础。

发明内容

本发明的目的是以圆柱体光密介质和缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元为主体，提供一种能源级光线直线传输的方法。

圆柱体光密介质的光线入射端包括圆柱体光密介质的光线入射面，且对圆柱体光密介质的侧面进行区别。

本发明能源级光线直线传输的方法，包括：光密介质、光疏介质、非光学介质，其特征在于：通过光学介质直线部分、光线传输缩聚部分、光学介质接口部分构成能源级光线直线传输的单位元；光学介质直线部分由光密介质和光疏介质构成，传输光线的方式是以全反射方式传输，光学介质直线部分的光密介质是圆柱体光密介质，光学介质直线部分的光疏介质分为两种，第一种是真空，第二种是空气；光线传输缩聚部分起到缩聚光线和调整光线方向的作用，光线传输缩聚部分是缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元，缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元分为两种结构，第一种是以折射、反射、全反射缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元，第二种是以折射、反射缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元；光学介质接口部分分为两种，第一种是圆柱体光密介质的两端，第二种是缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元的上、下表面；光学介质接口之间的连接方法是：一个圆柱体光密介质和一个缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元连接成最基本的能源级光线直线传输的单位元，能源级光线直线传输的单位元连接成能源级光线直线传输的光学介质通道；圆柱体光密介质具有双向传输功能，圆柱体光密介质的两端均可作为光线的入射端和光线的出射端，圆柱体光密介质的光线入射端与缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元的光线出射面连接，两个接口平面的中心对称轴重合，两个接口平面完全接触，达到一体化的效果，缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元的光线出射面小于且不超出圆柱体光密介质的光线入射端；圆柱体光密介质的光线出射端与缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元的光线入射面连接，两个接口平面的中心对称轴重合，两个接口平面完全接触，达到一体化的效果，圆柱体光密介质的光线入射端小于且不超出缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元的光线出射面；能源级光线直线传输的单位元对光线传输具有单向性，单向性传输光线的特征是由缩聚镜的单向缩聚光线的功能决定的；能源级光线直线传输的单位元的长度主要由圆柱体光密介质的长度决定，圆柱体光密介质的自身重力造成圆柱体光密介质出现弯曲现象，圆柱体光密介质的长度与圆柱体光密介质的弯曲程度成正比，会造成圆柱体光密介质两端的接口平面发生角度偏移，为了保证圆柱体光密介质两端接口连接的误差不会造成光线逃逸，圆柱体光密介质的弯曲程度在可以忽略的程度，且圆柱体光密介质弯曲不会造成与非光学介质接触，圆柱体光密介质自身的重量不会造成圆柱体光密介质折断。

本发明能源级光线直线传输的方法由以下附图和实施例详细给出。

附图说明

图1是能源级光线直线传输的单位元的截面示意图；

图2是产生非光线环形区域的截面示意图。

具体实施方式

实施例：能源级光线直线传输的单位元需要固定和密封，固定光学介质部分分为两部分，第一部分是固定光学介质直线部分、光线传输缩聚部分的位置，第二部分是密封光学介质直线部分、光线传输缩聚部分。

图1是能源级光线直线传输的单位元的截面示意图，(1)表示在能源级光线直线传输的单位元内光线的整体传输方向，当能源级光线直线传输的单位元是中心对称，表示能源级光线直线传输的单位元的中心对称轴，当能源级光线直线传输的单位元是非中心对称，表示以虚拟割补方式找到的虚拟中心对称轴，(2)表示圆柱体光密介质的光线入射面，(3)表示圆柱体光密介质，(4)表示缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元的光线入射面，(5)表示缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元的光线出射面；光线从圆柱体光密介质的光线入射面(2)进入，在圆柱体光密介质(3)内以全反射方式传输光线，圆柱体光密介质(3)的外层光疏介质存在两种情况，第一种是真空，第二种是空气，圆柱体光密介质(3)内的光线从缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元的光线入射面(4)进入，在缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元内对光线进行缩聚和调整方向，光线从缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元的光线出射面(5)出来；当圆柱体光密介质(3)出现弯曲现象时，对在圆柱体光密介质(3)内以全反射方式传输的光线的入射角度具有破坏作用，当圆柱体光密介质(3)出现弯程度在可控范围内，虽然光线的入射角度被破坏，但是光线的角度仍然能够满足全反射的临界角度，光线在圆柱体光密介质(3)内以全反射方式传输；当圆柱体光密介质(3)出现弯程度超过可控范围，对光线的入射角度破坏到不能满足全反射的临界角度，光线以折射的方式从圆柱体光密介质(3)内逃逸出来；圆柱体光密介质(3)的截面半径小于缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元光线入射面(4)的半径，从圆柱体光密介质(3)出来的光线在缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元光线入射面(4)的中心区域进入缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元，其目的是避免光线的逃逸，圆柱体光密介质(3)和缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元一体化，组成能源级光线直线传输的单位元，形成一条能源级光线直线传输的光线传输通道，需要用能源级光线直线传输的单位元一个一个地连接起来，能源级光线直线传输的单位元的缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元的光线出射面(5)与下一个能源级光线直线传输的单位元圆柱体光密介质的光线入射面(2)连接，能源级光线直线传输的单位元的缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元的光线出射面(5)小于且不超出下一个能源级光线直线传输的单位元圆柱体光密介质的光线入射面(2)，能源级光线直线传输的单位元之间的连接方式是依次重复，每个能源级光线直线传输的单位元的中心对称轴(1)重合；对能源级光线直线传输的单位元的固定的基本原则是：不影响光学元件的光学功能；固定方式分为两种情况，第一种情况是能源级光线直线传输的单位元的圆柱体光密介质(3)和缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元形成一个整体，第二种情况是能源级光线直线传输的单位元的圆柱体光密介质(3)和缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元接触式组合；在能源级光线直线传输的单位元内，非光线环形区域是起到固定能源级光线直线传输的单位元的基础，非光线环形区域出现的原因是：在两个光学元件之间，第一个光学元件内的光线进入第二个光学元件内，第一个光学元件的光线出射面小于第二个光学元件的光线入射面，在第二个光学元件的光线入射面以下的环形区域无光线出现，这就是非光线环形区域；非光线环形区域的作用有两个：一是固定能源级光线直线传输的单位元的基础，二是起到导热连接的作用，将能源级光线直线传输的单位元产生的热能导出来，能源级光线直线传输的单位元产生热能的主要原因有：一是光学材料本身存在缺陷，二是制造工艺的缺陷。

图2是产生非光线环形区域的截面示意图，(6)表示光线出射面和光线入射面的中心对称轴和光线的整体传输方向，(10)表示光线的出射面，(11)表示光线的入射面，(7)表示圆柱体光学元件，当光学元件是非圆柱体，就是以光线出射面为基础虚拟的圆柱体光学元件，(8)表示经过光线出射面边缘区域的临界光线(9)与光线出射面的圆柱体光学元件(7)形成的临界夹角α，(9)表示经过光线出射面边缘区域的临界光线，(13)表示圆柱体光学元件，当光学元件是非圆柱体，就是以光线入射面为基础虚拟的圆柱体光学元件，(14)表示圆柱体光学介质(7)在圆柱体光学介质(13)内的虚拟边际，(16)表示经过光线出射面边缘区域的临界光线(9)在圆柱体光学介质(13)内的全反射点，(12)表示全反射点(16)到虚拟边际(14)的垂线，(15)表示圆柱体光学介质(13)的光线出射面；光线出射面(10)的半径是r，光线入射面(11)的半径是R，全反射点(16)到光线入射面(11)的长度为l，根据相似三角形，有以下关系：

$\frac{2r}{R+r}=\frac{\frac{2r}{\mathrm{tg}\left(\mathrm{\α}\right)}}{\frac{2r}{\mathrm{tg}\left(\mathrm{\α}\right)}+l}$

$l=\frac{R-r}{\mathrm{tg}\left(\mathrm{\α}\right)}$

l为在圆柱体光学介质(13)中非光线环形区域的长度，l的大小由R、r、α三个因素决定，在α一定的情况下，当(R-r)变大，l也变大；当(R-r)变小，l也变小；在(R-r)一定的情况下，α变大，l变小；α变小，l变大；当光线出射面(10)与光线入射面(11)完全重合时，圆柱体光学介质(13)中非光线环形区域的长度l是个定值；当光线出射面(10)与光线入射面(11)存在夹角时，圆柱体光学介质(13)中非光线环形区域的长度l是变值；当光线出射面(10)与光线入射面(11)的中心对称轴发生错位时，圆柱体光学介质(13)中非光线环形区域的长度l是变值。

Claims (2)

1.一种能源级光线直线传输的方法，包括：光密介质、光疏介质、非光学介质，其特征在于：通过光学介质直线部分、光线传输缩聚部分、光学介质接口部分构成能源级光线直线传输的单位元；光学介质直线部分由光密介质和光疏介质构成，传输光线的方式是以全反射方式传输，光学介质直线部分的光密介质是圆柱体光密介质，光学介质直线部分的光疏介质分为两种，第一种是真空，第二种是空气；光线传输缩聚部分起到缩聚光线和调整光线方向的作用，光线传输缩聚部分是缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元，缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元分为两种结构，第一种是以折射、反射、全反射缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元，第二种是以折射、反射缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元；光学介质接口部分分为两种，第一种是圆柱体光密介质的两端，第二种是缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元的上、下表面；光学介质接口之间的连接方法是：一个圆柱体光密介质和一个缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元连接成最基本的能源级光线直线传输的单位元，能源级光线直线传输的单位元连接成能源级光线直线传输的光学介质通道；圆柱体光密介质具有双向传输功能，圆柱体光密介质的两端均可作为光线的入射端和光线的出射端，圆柱体光密介质的光线入射端与缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元的光线出射面连接，两个接口平面的中心对称轴重合，两个接口平面完全接触，达到一体化的效果，缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元的光线出射面小于且不超出圆柱体光密介质的光线入射端；圆柱体光密介质的光线出射端与缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元的光线入射面连接，两个接口平面的中心对称轴重合，两个接口平面完全接触，达到一体化的效果；能源级光线直线传输的单位元对光线传输具有单向性，单向性传输光线的特征是由缩聚镜的单向缩聚光线的功能决定的。

2.根据权利要求1所述一种能源级光线直线传输的方法，其特征在于：能源级光线直线传输的单位元的长度主要由圆柱体光密介质的长度决定，圆柱体光密介质的自身重力造成圆柱体光密介质出现弯曲现象，圆柱体光密介质的长度与圆柱体光密介质的弯曲程度成正比，会造成圆柱体光密介质两端的接口平面发生角度偏移，为了保证圆柱体光密介质两端接口连接的误差不会造成光线逃逸，圆柱体光密介质的弯曲程度在可以忽略的程度，且圆柱体光密介质弯曲不会造成与非光学介质接触，圆柱体光密介质自身的重量不会造成圆柱体光密介质折断。

3、根据权利要求1所述一种能源级光线直线传输的方法，其特征在于：当圆柱体光密介质（3）出现弯曲现象时，对在圆柱体光密介质（3）内以全反射方式传输的光线的入射角度具有破坏作用，当圆柱体光密介质（3）出现弯程度在可控范围内，虽然光线的入射角度被破坏，但是光线的角度仍然能够满足全反射的临界角度，光线在圆柱体光密介质（3）内以全反射方式传输；当圆柱体光密介质（3）出现弯程度超过可控范围，对光线的入射角度破坏到不能满足全反射的临界角度，光线以折射的方式从圆柱体光密介质（3）内逃逸出来。

4、根据权利要求1所述一种能源级光线直线传输的方法，其特征在于：圆柱体光密介质（3）的截面半径小于缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元光线入射面（4）的半径，从圆柱体光密介质（3）出来的光线在缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元光线入射面（4）的中心区域进入缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元，其目的是避免光线的逃逸，圆柱体光密介质（3）和缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元一体化，组成能源级光线直线传输的单位元，形成一条能源级光线直线传输的光线传输通道，需要用能源级光线直线传输的单位元一个一个地连接起来，能源级光线直线传输的单位元的缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元的光线出射面（5）与下一个能源级光线直线传输的单位元圆柱体光密介质的光线入射面（2）连接，能源级光线直线传输的单位元的缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元的光线出射面（5）小于且不超出下一个能源级光线直线传输的单位元圆柱体光密介质的光线入射面（2），能源级光线直线传输的单位元之间的连接方式是依次重复，每个能源级光线直线传输的单位元的中心对称轴（1）重合。

5、根据权利要求1所述一种能源级光线直线传输的方法，其特征在于：对能源级光线直线传输的单位元的固定的基本原则是：不影响光学元件的光学功能；固定方式分为两种情况，第一种情况是能源级光线直线传输的单位元的圆柱体光密介质（3）和缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元形成一个整体，第二种情况是能源级光线直线传输的单位元的圆柱体光密介质（3）和缩聚镜为主体的集成缩聚功能单元接触式组合。

6、根据权利要求1所述一种能源级光线直线传输的方法，其特征在于：在能源级光线直线传输的单位元内，非光线环形区域是起到固定能源级光线直线传输的单位元的基础，非光线环形区域出现的原因是：在两个光学元件之间，第一个光学元件内的光线进入第二个光学元件内，第一个光学元件的光线出射面小于第二个光学元件的光线入射面，在第二个光学元件的光线入射面以下的环形区域无光线出现，这就是非光线环形区域；非光线环形区域的作用有两个：一是固定能源级光线直线传输的单位元的基础，二是起到导热连接的作用，将能源级光线直线传输的单位元产生的热能导出来。

Images