[发明专利]一种用于CPV的锥形聚光器及其设计方法

权利要求书

1.一种用于CPV的锥形聚光器，其特征在于：所述锥形聚光器将经菲涅耳透镜所有入射光线汇聚后全部输入至光纤，其中，所述锥形聚光器的参数具有以下特征：

其中，α为锥形聚光器的输出端水平倾斜角，θ′_f为锥形聚光器的输出光线接收角，θ′_i为锥形聚光器的输入光线角；

其中，L为锥形聚光器的长度，2a为锥形聚光器的输出端及光纤芯的直径；

其中，2A为锥形聚光器的输入端的直径。

2.根据权利要求1所述的一种用于CPV的锥形聚光器，其特征在于：所述锥形聚光器的输出端具有位置最大值，即z＜z_max+L，及所述锥形聚光器的输入端具有位置最小值，即z＞z_min；

其中，

其中，z为z轴上锥形聚光器的输出端距菲涅耳透镜的距离，z_max为z轴上锥形聚光器的输出端距菲涅耳透镜的最大距离，L为锥形聚光器的长度，f为菲涅耳透镜的焦距，d_max为z轴上锥形聚光器的输出端距菲涅耳透镜焦点的最大距离，d为菲涅耳透镜的直径，z轴为菲涅耳透镜的光轴；

其中，

其中，z_min为z轴上锥形聚光器的输出端距菲涅耳透镜的最小距离。

3.根据权利要求2所述的一种用于CPV的锥形聚光器，其特征在于：所述锥形聚光器的长度L具有一个额外长度L′。

4.根据权利要求3所述的一种用于CPV的锥形聚光器，其特征在于：所述锥形聚光器的输出端位于菲涅耳透镜的焦点处，即位于z＝f的位置时，

5.根据权利要求4所述的一种用于CPV的锥形聚光器，其特征在于：投射至所述锥形聚光器的输出端的入射光束的直径最小。

6.根据权利要求1所述的一种用于CPV的锥形聚光器，其特征在于：当菲涅耳透镜的参数取以下值时：

d＝100mm，f＝100mm，θ_i＝26.565°，其中，θ_i为菲涅耳透镜边缘出射光线出射角；及

当光纤的参数取以下值时：

a＝0.50000mm，NA＝0.48000mm，n_core＝1.4600，n_clad＝1.4600，θ_f＝28.685°；其中，NA为光纤的数值化孔径，NA＝n_coresinθ_f；n_core为光纤芯入射光线的折射率，n_clad为光纤的复合折射率，θ_f为光纤入射光的接收角；

所述锥形聚光器的如下参数取以下值：

n_cone＝1.4600，θ′_i＝17.837°，θ′_f＝19.194°，a＝0.50000mm，α＝0.67846°，L＝2.9737mm，A＝0.63522mm，其中，n_cone为锥形聚光器的折射率。

7.根据权利要求1-6中任一所述的一种用于CPV的锥形聚光器，其特征在于：光线在所述锥形聚光器中折射一次。