针对传统线性聚光系统聚光光斑辐照度不均匀的问题,提出了一种由曲面线聚焦菲涅耳聚光器阵列及平板型导光板所组成的、系统高度小于40mm的小体积聚光系统方案,建立了曲面线聚焦菲涅耳透镜的一般方程,给出导光板V形槽设计公式,并采用正交试验法和光学仿真实验对聚光器系统的各项结构参数进行优化设计,同时分析了曲面线聚焦菲涅耳的加工误差及导光板安装偏角误差的影响。结果表明:优化后系统在采光面积500mm×200mm、聚光比50倍时,聚光效率可达75%,聚焦光斑均匀性优于88%,且入射太阳光偏角在±7°内聚光效率大于50%。通过拼接可获得不同聚光倍数系统,由仿真实验得出在160倍聚光比内,效率高于50%,均匀性优于85%。
利用严格耦合波算法计算了二维光子晶体平板结构随角度变化透过谱和波长变化透过谱,研究了透过谱上传导共振峰与二维光子晶体平板能带结构的关系。利用共振传导模的低透过和高Q值的特点,设计了基于磷化铟材料的工作在1550 nm波长附近的角度分辨和波长分辨的光子晶体光开关。理论模拟结果表明,该结构透过谱上传导共振峰品质因子可达10~3,非线性折射率变化为10~(-4)即可实现开关对比度接近100%。当信号光或泵浦光分别与光子晶体平板传导共振模耦合时,由于共振耦合使得泵浦光场增强,需要泵浦能量仅为184 fJ,为目前所知能量最低的光开关。
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