龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn
自然光照明系统中光纤耦合效率计算
作者：陈刚 王翔 王遥 刘青 刘锦秀
来源：《科技创新与应用》2014年第30期
摘 要：为了研究光纤引入到自然光照明系统对光效的影响，设计了一个简易系统，包括采光模块、导光模块、散光模块；建立了光纤两端光强分布的数学模型，根据模型计算了两端的耦合效率。结果表明，两端的耦合效率分别为96.2%和95.6%，总体效率为92.1%，塑料光纤直接耦合效率能达到实用要求。
关键词：照明；光纤；耦合；效率
引言
自然光导照明系统是由英国蒙诺加特公司在80年代末研发出来的一种新型照明装置。欧美和日本等一些发达国家，已经研究出多种太阳光照明系统，并将其成功应用于公用设施和工业与民用建筑中。受传输效率影响，过去主要采用导光管，然而光线在导光管中传输时会产生较大的损耗，因此现在改用光纤束及光缆进行导光，以便减小光线的损耗，进而适应较长距离的传输。因该照明系统具有构造简单、便于安装、成本不高、实际照明效果较好等优点，所以欧美等发达国家已竞相将其作为研究的热点。
光纤传输自然光利用的是全反射原理，传输过程光损失忽略不计；光损耗主要发生在自然光耦合进入光纤和从光纤出射耦合进入扩散模块时；自然光在光纤两端的耦合效率为文章研究的重点。
1 系统模型
自然光光纤照明系统大体包括三个重要模块，一是采光模块，二是导光模块，三是散光模块。为了便于研究，设计了一个简单的自然光光纤照明系统初步的结构；如图1所示，采光模块：菲涅耳透镜；导光模块：塑料光纤；扩散模块：液晶背光模组；
图1 自然光光纤照明系统
2 耦合效率的计算
光纤耦合效率包括两部分：（1）菲涅尔透镜汇聚光耦合进光纤的效率；（2）光纤出射光耦合进背光模组的效率。光纤耦合效率为两者的乘积。
2.1 入射效率分析
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自然光照明系统中光纤耦合效率计算
作者：陈刚 王翔 王遥 刘青 刘锦秀
来源：《科技创新与应用》2014年第30期
摘 要：为了研究光纤引入到自然光照明系统对光效的影响，设计了一个简易系统，包括采光模块、导光模块、散光模块；建立了光纤两端光强分布的数学模型，根据模型计算了两端的耦合效率。结果表明，两端的耦合效率分别为96.2%和95.6%，总体效率为92.1%，塑料光纤直接耦合效率能达到实用要求。
关键词：照明；光纤；耦合；效率
引言
自然光导照明系统是由英国蒙诺加特公司在80年代末研发出来的一种新型照明装置。欧美和日本等一些发达国家，已经研究出多种太阳光照明系统，并将其成功应用于公用设施和工业与民用建筑中。受传输效率影响，过去主要采用导光管，然而光线在导光管中传输时会产生较大的损耗，因此现在改用光纤束及光缆进行导光，以便减小光线的损耗，进而适应较长距离的传输。因该照明系统具有构造简单、便于安装、成本不高、实际照明效果较好等优点，所以欧美等发达国家已竞相将其作为研究的热点。
光纤传输自然光利用的是全反射原理，传输过程光损失忽略不计；光损耗主要发生在自然光耦合进入光纤和从光纤出射耦合进入扩散模块时；自然光在光纤两端的耦合效率为文章研究的重点。
1 系统模型
自然光光纤照明系统大体包括三个重要模块，一是采光模块，二是导光模块，三是散光模块。为了便于研究，设计了一个简单的自然光光纤照明系统初步的结构；如图1所示，采光模块：菲涅耳透镜；导光模块：塑料光纤；扩散模块：液晶背光模组；
图1 自然光光纤照明系统
2 耦合效率的计算
光纤耦合效率包括两部分：（1）菲涅尔透镜汇聚光耦合进光纤的效率；（2）光纤出射光耦合进背光模组的效率。光纤耦合效率为两者的乘积。
2.1 入射效率分析