长春理工大学空间光电技术国家地方联合工程研究中心, 吉林 长春 130022
基于大口径、短焦距Fresnel透镜作为水下无线光传输(UWOT)系统中天线的应用需求,搭建了一套用于测量Fresnel透镜聚光性能的实验装置。采用450 nm和532 nm激光作为测试光源,获得了通光口径为75 mm、焦距为25 mm的Fresnel透镜聚光性能与透镜表面、激光波长、入射角之间的关系曲线,测量了激光入射角对450 nm和532 nm激光聚焦光斑的影响。实验结果表明:在相同的实验条件下,激光通过Fresnel透镜锯齿面的聚光效率要比平滑面高10%~15%;Fresnel透镜对532 nm激光的聚光效率要比450 nm激光高5.4%。随着激光入射角的增加,Fresnel透镜的聚光效率逐渐降低,入射角为0°时的聚光效率比±30°大25%以上。当激光入射角为5°时,450 nm激光聚焦光斑开始发生彗差畸变;当激光入射角增加至15°时,532 nm激光聚焦光斑开始发生彗差畸变。
海洋光学 水下无线光传输 Fresnel透镜 聚光性能 激光光斑畸变
1 兰州理工大学 有色金属新材料省部共建国家重点实验室, 兰州 730050
2 兰州理工大学 凝聚态物理研究所, 兰州 730050
3 西安航天精密机电研究所, 西安 710100
4 中国空间技术研究院 兰州分院, 兰州 730000
针对可折叠展开式伞状龙骨聚光器具有自重低、功率高、比冲高、推力适中的特点, 利用ANSYS和ZEMAX软件对功率为100 kW的可折叠展开式伞状龙骨聚光器在太空环境中的聚光性能进行模拟分析。在太阳风及衬底薄膜表面张力的影响下, 伞面最大应力为1.66 MPa, 远小于Kevlar材料及Ti-6Al-4V龙骨材料的阈值强度, 伞面最大形变仅为0.941 mm, 焦斑半径为6.37 cm, 几何聚光比可达5 917, 比标准抛物面仅减小了1.25%。结果表明：将材质轻、抗拉伸强度高的伞状龙骨结构引入可折叠展开式聚光器的设计方案, 在很大程度上抵消了衬底薄膜材料表面张力及太阳风对聚光器工作形态的影响, 可消除褶皱, 提高可折叠展开式伞状龙骨聚光器的结构稳定性及可展开度, 同时证明了伞状龙骨结构及Kevlar材料的选择是合理的。
伞状龙骨 聚光器 太阳能热推进 静力学分析 聚光性能 umbrella-shaped keel concentrator solar thermal propulsion static analysis concentration performance
