شعاع جامع ( beamcollector ) هو جهاز يستخدم لجمع ، والتقاط أو إعادة توجيه شعاع في النظام البصري . وفيما يلي وصف مفصل عن المبادئ الأساسية و سيناريوهات نموذجية :
مبدأ عمل شعاع جامع
مبادئ البصريات الهندسية
الانعكاس والتركيز : من خلال سطح مكافئ ، مجسم ، وغيرها من سطح منحن مرآة تصميم الحادث شعاع الضوء المنعكس والتركيز على نقطة معينة ( مثل الليزر التركيز على النظام ) .
الانكسار و تشكيل : استخدام عدسة مجموعة ( على سبيل المثال ، عدسة محدبة ، مرآة اسطوانية ) لتغيير اتجاه شعاع أو شكل ( على سبيل المثال ، شعاع موازى شعاع التوسع ) .
على سبيل المثال : عدسة القطع المكافئ الدورلني في تجميع الطاقة الشمسية تركز أشعة الشمس على أنبوب امتصاص الحرارة ، وزيادة كثافة الطاقة .
مبدأ فخ البصرية
انعكاس منتشر و الاستيعاب : تحويل الضوء المتناثرة إلى طاقة حرارية أو غيرها من أشكال الطاقة من خلال امتصاص عالية الغلة المواد ( مثل طلاء أسود ، رغوة المعادن ) أو هياكل خاصة ( مثل دمج المجالات ) .
تطبيق المشهد : في عملية الليزر ، ضوء فخ يستخدم لامتصاص أشعة الضوء الزائدة ، ومنع تلف المعدات .
حيود مبدأ التداخل
مرحلة التنظيم : استخدام مقضب ، المجسم وغيرها من عناصر الحيود شعاع المرحلة لتحقيق تقسيم شعاع ، شعاع أو مزيج من اتجاه معين من شدة الضوء التوزيع .
حالة نموذجية : مجموعة الدليل الموجي مقضب ( AWG ) في الاتصالات البصرية الطول الموجي بالتقسيم من الحيود .
تأثير البصرية غير الخطية
تحويل التردد : في ضوء قوي في الميدان ، من خلال بلورات غير الخطية ( على سبيل المثال ، bbo KTP ) تنتج تردد جديد شعاع ، مثل التردد مضاعفة المبلغ .
مجال التطبيق : وحدة تحويل التردد في الليزر فائق السرعة .
تطبيق نموذجي المشهد
نظام ليزر تجهيز
وظيفة : جمع وتوجيه أشعة الليزر إلى منطقة المعالجة ، في حين استيعاب النفايات الخفيفة لحماية المعدات .
طريقة التنفيذ : الجمع بين مرآة ضوء فخ لضمان مسار شعاع ضوء يمكن السيطرة عليها وآمنة .
التجربة البصرية وقياس
وظيفة : جزءا لا يتجزأ من مجال القياس الضوئي ، من خلال انعكاس منتشر التجانس كثافة الضوء ، والقضاء على الاتجاه الخطأ .
على سبيل المثال : في اختبار تدفق مضيئة الصمام ، جزءا لا يتجزأ من المجال يضمن دقة القياس .
استخدام الطاقة الشمسية
وظيفة : نظام الطاقة الشمسية المركزة ( مثل برج محطة توليد الكهرباء ) من خلال مجموعة من المرايا الشمسية المركزة على المتلقي ، وتحسين كفاءة التحويل الحرارية .
المعالم الرئيسية : التركيز نسبة الكفاءة البصرية .
الاتصالات البصرية وأجهزة الاستشعار
وظيفة : شعاع جامع يستخدم اقتران الألياف البصرية ، شعاع الفاصل أو الطول الموجي اختيار الجهاز ، وتحسين نقل الإشارات .
التحديات التقنية : محاذاة عالية الدقة مع انخفاض خسارة التصميم .
اعتبارات التصميم
الكفاءة البصرية
طلاء السطح ( مثل antireflection الفيلم ، فيلم انعكاس عالية ) يمكن أن تقلل من انعكاس أو انتقال الخسارة .
على سبيل المثال : انعكاسية الليزر مرنان عدسة الطلاء يجب أن تصل إلى أكثر من 99.9 في المائة .
إدارة الحرارية
عالية الطاقة شعاع يمتص الحرارة التي يتم إنشاؤها بواسطة الإشعاع الحراري هيكل ( مثل الزعانف ، تبريد المياه ) أو الحرارية تحويل الجهاز ( مثل المزدوجات الحرارية ) .
على سبيل المثال : في الليزر ، فخ المواد البصرية يجب أن يكون الموصلية الحرارية العالية .
الاستقرار الميكانيكية
دقة النظام البصري يتطلب شعاع جامعي مع صلابة عالية وانخفاض معامل التمدد الحراري ، وتجنب انحراف مسار الضوء بسبب الاهتزاز أو التغيرات في درجة الحرارة .
على سبيل المثال : المرايا في التلسكوبات الفضائية استخدام منخفضة جدا توسيع الزجاج ( مثل ماي ) .
التكيف البيئي
في الهواء الطلق التطبيقات تحتاج إلى النظر في للماء والغبار تصميم ; التغيرات في خصائص المواد يجب تقييمها في درجات الحرارة القصوى .
الحل : ختم هيكل مع طلاء مقاومة الطقس .
رابعاً - ملخص
شعاع ضوء جامع يدرك كفاءة عالية السيطرة على استخدام شعاع ضوء من خلال دمج المبادئ البصرية مثل التفكير ، الانكسار ، الاستيعاب ، الخ . الكفاءة البصرية ، والإدارة الحرارية ، والاستقرار الميكانيكية ، والقدرة على التكيف البيئي يجب أن تؤخذ في الاعتبار في تصميم لتلبية متطلبات مختلف التطبيقات . في المستقبل ، جنبا إلى جنب مع التقدم في المواد البصرية وتكنولوجيا التصنيع ، شعاع جامع سوف تتطور نحو أعلى درجة من التكامل ، أوسع نطاق طيفي وأكثر ذكاء الاتجاه .