光束有序化研究

1、光束有序化研究王飛摘要：激光加工之所以具有強大的能力，主要是因為它可以在很小的范圍內(nèi)聚焦，使得能量得以有效的發(fā)揮作用，而這個聚焦能力就是依賴激光光束的方向性極佳，自然環(huán)境中并不缺乏光與光能，只是它們的方向性過于分散，以至于很難被利用，本文提供一些無序化自然光的有序化方法，希望拋磚引玉，為新能源提供新的途徑。關(guān)鍵詞：離散光，有序化，能源。1利用全反射形成的非對稱改變紅外線輻射方向?qū)τ诳赏笩彷椛浣橘|(zhì)的界面，受介質(zhì)折射率的影響，進入介質(zhì)熱輻射的角度范圍要大于從介質(zhì)中出去的熱輻射角度范圍，這就是一個不對稱的界面，但是進出介質(zhì)至少要經(jīng)過兩個面，因此穿越整個介質(zhì)就必須通過兩個“不對稱的界面”，來去正好抵消

2、。如果消滅其中一個界面，就可以實現(xiàn)熱輻射的單向傳播。圖2中，熱輻射由不易透紅外線介質(zhì)2向易透紅外線介質(zhì)1發(fā)射，當該輻射透過易透紅外線介質(zhì)的另一界面時，由于折射原因，部分熱輻射被全反射回來，只有部分熱輻射可以通過。而外部自然熱輻射光大部分都可以直接進入易透紅外線介質(zhì)1，最后到達不易透紅外線介質(zhì)2，如此不易透紅外線介質(zhì)2就會得到大于正常環(huán)境下所獲得的輻射量，從而提高其自身溫度。2利用空腔光錐與實體光錐結(jié)合的紅外二極管光錐僅對有序的類平行光具有較好的聚能效果（圖3），然而，自然界的熱輻射是無序的，光錐并不適合這類光源的聚集。但是，紅外輻射進入透明介質(zhì)時，由于折射效應(yīng)（圖4），折射光方向變得圖3 圖4

3、較為有序（輻射角度范圍變小），這種較為有序的紅外輻射，為空腔光錐的聚能提供了理論依據(jù)。因此，我們采用在實體光錐外增加一個空腔反射光錐（圖5），以遏制部分反向紅外輻射。圖5氣相沉積的硒化鋅（圖6）具有較好的紅外透明性以及非常大的折射率，進入內(nèi)部的熱輻射因為高折射率變得非常有序，通過反光空腔光錐可以很好的實現(xiàn)聚焦。圖6由于樣品非常小，即便產(chǎn)生聚焦，功率也非常低，并不容易實現(xiàn)顯著的人溫度變化，不過實驗依然在進行中。由于在圖6 的實體光錐尖端處還存在部分輸出光又返回的現(xiàn)象，即便做成平口，也會出現(xiàn)全反射，導致部分光無法輸出的問題，所以這個出口可以考慮直接用平口粘接紅外不透明材料，直接全部吸收紅外線，達到最高吸收率。3利用高折射率三菱鏡改變光束方向的合束鏡合束光纖通常是把多個單模光纖合束到多模光纖中，這樣雖然看起來實現(xiàn)兩合束，能量增加兩，但單位面積上的能量密度并沒有提高。如果我們采用多個多模光纖合束到一個多模光纖中，或全部采用單模光纖，光密度就可以提高，如此，我們可以把自然雜光進行有序化處理，并提高單位面積的光強度。當然，這種做法對于激光合束時會有出現(xiàn)部分能量的溢出。4總結(jié)由于溫室效應(yīng)日趨嚴重，人類迫切需要擺脫對于石油煤