复合抛物面聚光器(CPC)(Compound Parabolic Concentrator (CPC))



CPC由以下参数定义:

参数# 描述 面名称 面#
1 Z = 0时的径向孔径a。 侧面 0
2 最大接收角θ,以度为单位。 侧面 0
3 沿局部Z轴的长度L。 侧面 0
4-5 未使用。 NA NA
6 "是实体?(Is Volume?)"标记。 侧面 0
7 体折射率。 侧面 0

CPC物体用于将光线从物体的一端汇聚、传送到另一端。其中只有那些与局部Z轴夹角小于接受角的线可以通过CPC;其余光线将被反射回来。此类型的CPC是"基本CPC(Basic CPC)",在W. T. Welford和R Winston合著的"High Collection Nonimaging Optics"Academic Press出版(1989年)中进行了详细介绍。

如果"是实体?(Is Volume?)"标记为零,那么物体为空心壳。否则,物体是一个闭合的实体。如果CPC是闭合实体,则它是由折射材料制成。该材料的参考折射率可以在参数7中输入。

此折射率称为"体折射率(Volume Index)",用于重新调整接收角度(通过斯涅尔定律),CPC材料需要考虑在内。

折射接收角的计算,,公式是:

其中

是接收角,是体折射率。

该折射接收角将用于确定CPC形状和最大长度。这意味着体折射率可控制CPC的形状。

体折射率不能自动拾取CPC所使用材料的折射率。光线的折射率是由材料的折射率决定的。大多数情况下,用户需要选择一个波长,并确定CPC材料在该波长下的折射率。可以将该折射率作为CPC的"体折射率"进行输入。CPC的形状和接受角将会与其建模使用的材料相匹配。

CPC物体长度的最大值由以下公式给出:

过长的长度将被截取为该最大值。CPC上的径向坐标点以轴向z坐标为函数,由以下二次方程的正实根给出:

其中

接收角范围必须在0.0至89.0度之间,包含0.0度和89.0度。面编号:前表面为面1,后表面为面2,外侧面为面0。

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