本案例的公开已征得客户的同意，但关键参数无法公开，且约为90%的设计进程。

1．设计简介

太阳光泵浦固体激光器由两大部分组成 : 太阳光会聚系统和激光器系统. 激光器以太阳光为泵浦光 , 会聚系统为激光器的泵浦系统 , 将到达地球表面的太阳光会聚 , 达到激光器运行的阈值泵浦功率 , 实现激光输出。菲涅尔透镜具有质量轻、成本低、制作方便、口径大、厚度薄等特点,适合用于大口径的太阳光会聚系统。由于地面上太阳光有一定的发散角,以及光学系统存在像差的原因,像方焦面形成一定尺寸的焦斑,焦斑边缘具有很大的像差.对会聚效果有很大的影响. 为解决像差问题,在焦斑附近放置复合抛物面聚光器(compound parabolic concentrator CPC)非成像器件,可以获得更好的会聚效果. CPC为反射型光学器件,采用边缘光线原理,以实现理想的最大聚光能力为原则,聚光而不成像,入射口径最边缘的光线经过CPC后,从出射口径的边缘射出,入射进CPC的光线都从出射面射出,通过减小出射面面积增大会聚功率密度。

2.设计结果

2.1菲涅尔透镜的选型与仿真

2.2 CPC设计

通过计算与仿真，在菲涅尔透镜焦斑处，太阳光的会聚角约为30度，直径约为36mm。在此截去边缘部分光线，让会聚角为30度，直径为32范围内的光线进入CPC。该部分光线经过CPC后，形成的会聚角为90度，直径为16mm。

其中进入菲涅尔透镜的能量有100W，从菲涅尔透镜出射的能量有87W。进入CPC的能量有71.9W，从CPC出射的能量有61.8W。而在菲涅尔透镜处，光能量密度为3.53 mW/CM^2；在CPC入口处，若只取中心50W的能量，其直径为20mm，光能量密度为15.9W/CM^2；理论值提高了4500倍以上；在CPC出口处，若只取中心50W的能量，其直径为10mm，光能量密度为63.6 W/CM^2；理论值提高了18000倍以上。