分布式布拉格反射器薄膜

薄膜材料是指厚度介于單原子到幾毫米間的薄金屬或有機(jī)物層。電子半導(dǎo)體功能器件和光學(xué)鍍膜是薄膜技術(shù)的主要應(yīng)用。

一個(gè)很為人們熟知的表面技術(shù)的應(yīng)用是家用的鏡子：為了形成反射表面在鏡子的背面常常鍍上一層金屬，鍍銀操作廣泛應(yīng)用于鏡子的制作，而低于一個(gè)納米的極薄的鍍層常常用來制作雙面鏡。

當(dāng)光學(xué)用薄膜材料（例如減反射膜消反射膜等）由數(shù)個(gè)不同厚度不同反射率的薄層復(fù)合而成時(shí)，他們的光學(xué)性能可以得到加強(qiáng)。相似結(jié)構(gòu)的由不同金屬薄層組成的周期性排列的薄膜會(huì)形成所謂的超晶格結(jié)果。在超晶格結(jié)構(gòu)中，電子的運(yùn)動(dòng)被限制在二維空間中而不能在三維空間中運(yùn)動(dòng)于是產(chǎn)生了量子阱效應(yīng)。

薄膜技術(shù)有很廣泛的應(yīng)用。長久以來的研究已經(jīng)將鐵磁薄膜用于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備，醫(yī)藥品，制造薄膜電池，染料敏化太陽能電池等。

陶瓷薄膜也有很廣泛的應(yīng)用。由于陶瓷材料相對(duì)的高硬度使這類薄膜可以用于保護(hù)襯底免受腐蝕氧化以及磨損的危害。在刀具上陶瓷薄膜有著尤其顯著的功用，使用陶瓷薄膜的刀具的使用壽命可以有效提升幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

現(xiàn)階段對(duì)于一種被稱為多組分非晶重金屬陽離子氧化物的新型的無機(jī)氧化物材料的研究正在進(jìn)行，這種材料有望用于制造穩(wěn)定，環(huán)保，低成本的透明晶體管。

DBR（distributed Bragg reflector，譯名：分布式布拉格反射器）是在波導(dǎo)中使用的反射器。當(dāng)光經(jīng)過不同介質(zhì)時(shí)在界面的地方會(huì)反射，反射率的大小會(huì)與介質(zhì)間折射率大小有關(guān)，因此如果我們把不同折射率的薄膜交互周期性的堆疊在一起，當(dāng)光經(jīng)過這些不同折射率的薄膜的時(shí)候，由于各層反射回來的光因相位角的改變而進(jìn)行建設(shè)性干涉，然后互相結(jié)合再一起，得到強(qiáng)烈反射光。

如果多膜層數(shù)變的非常多，而薄膜折射率 n₁、n₂、n₃…. 的差變得非常小時(shí)，光就如同在同一個(gè)介質(zhì)里前進(jìn)，反射系數(shù)變得非常小。由于光的多重干涉而造成干涉效果十分明顯，因此對(duì)于波長的選擇變非常敏銳，在使用類似光柵情形時(shí)，這樣的周期性結(jié)構(gòu)就被稱為分布式布拉格反射器（Distributed Bragg reflectors）。

這種現(xiàn)象常運(yùn)用在單反相機(jī)的鏡頭上，雖然對(duì)于理想狀態(tài)下的鏡片而言，光線能夠完全透過鏡頭，并正確的在底片或CCD上完全聚焦。然而，事實(shí)上，任何物體都會(huì)對(duì)光線反射，即便是透明玻璃也是如此，所以為了增加光通量，我們常會(huì)在鏡頭上鍍膜，于是利用分布式布拉格反射器，可以使光線在一定波長的范圍內(nèi)減少反射，增加通光量。

相位（phase），是描述信號(hào)波形變化的度量，通常以度（角度）作為單位，也稱作相角或相。當(dāng)信號(hào)波形以周期的方式變化，波形循環(huán)一周即為360o。常應(yīng)用在科學(xué)領(lǐng)域，如數(shù)學(xué)、物理學(xué)、電學(xué)等。

光通量（Luminous flux），符號(hào)是Φ，標(biāo)準(zhǔn)單位是流明（lumen，簡記為lm），是一種表示光功率的物理量，是表示光源整體亮度的指標(biāo)。指每單位時(shí)間內(nèi)由光源所發(fā)出或由被照體所吸收的光能，可以由發(fā)光強(qiáng)度（Iv）對(duì)立體角的積分計(jì)算得到。

光通量體現(xiàn)的是人眼感受到的功率。對(duì)大量具有正常視力的觀察者所做的實(shí)驗(yàn)表明，在較明亮環(huán)境中人的視覺對(duì)波長為555.0nm左右的綠色光最敏感，這種人眼對(duì)各波長光譜敏感程度不同的性質(zhì)可以由視見函數(shù)V(λ)表示。光通量就是用來表示輻射功率經(jīng)過人眼的視見函數(shù)影響后的光譜輻射功率大小的物理量。

體布拉格光柵共分為四個(gè)大類：

(1) 反射式體布拉格光柵 (RBG)；

(2) 透射式體布拉格光柵 (TBG)；

(3) 啁啾體布拉格光柵 (CBG)；

(4) 低波數(shù)陷波濾光片 (BNF) ；

根據(jù)光柵周期的長短不同，可將周期性的光纖光柵分為短周期（Λ<1μm）和長周期（Λ>1μm）兩類。對(duì)于短周期的光纖光柵，當(dāng)光譜光波在其中傳播時(shí)，兩個(gè)反向傳播的芯模(導(dǎo)模)LP01之間產(chǎn)生能量耦合，形成特定波長為λB的反射波，對(duì)于前向傳播的LP01，模β1=β01；對(duì)于后向傳播的LP01，模β1=-β01。兩耦合模的傳播常數(shù)差β=2β01較大，這種光柵稱為布拉格光柵。

參閱布拉格衍射.三維光柵，對(duì)光的衍射滿足布拉格條件，不僅對(duì)方向有選擇性，還對(duì)顏色具有選擇性。

為了同時(shí)反映空問點(diǎn)陣的周期性及對(duì)稱性，需要選取含有陣點(diǎn)(或結(jié)點(diǎn))數(shù)大于1的復(fù)雜陣胞，即底心、體心及面心三種復(fù)胞。四類陣胞和七個(gè)晶系相結(jié)合，點(diǎn)陣參數(shù)滿足32種晶體對(duì)稱類型的條件下，布拉格(A．Bravais)首先證明了只有14種空間點(diǎn)陣存在。由于一個(gè)布拉格點(diǎn)陣是由陣胞中任一陣點(diǎn)經(jīng)過一定的平移操作而形成，所以也稱為平移群。有時(shí)取簡單六方陣胞三倍的體積為陣胞，用日表示之。如果陣點(diǎn)位于陣胞的前、后面，或左、右面時(shí)，則分別用A及B表示。

太陽能反射器線性聚光反射器

線性聚光太陽能發(fā)電采用線聚焦技術(shù)，線性聚光器包括拋物面槽式系統(tǒng)和線性菲涅耳反射系統(tǒng)2種，利用很大的反射鏡來捕獲太陽的能量，并把太陽光反射和對(duì)焦集中到焦線上，在這條焦線上安裝有線性管狀集熱器，集熱器吸收聚焦后的太陽輻射能，把吸熱管內(nèi)的流體加熱，然后產(chǎn)生過熱蒸汽，驅(qū)動(dòng)渦輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力。線性集中聚光器系統(tǒng)通常由按南北向平行排列的大量聚光器組成，這樣保證最大限度地聚集太陽能。

1.拋物面槽式反射器

在美國太陽能熱發(fā)電領(lǐng)域中占主導(dǎo)地位的是拋物面槽式線性聚光系統(tǒng)，槽式太陽能發(fā)電系統(tǒng)由太陽能聚光器，以及吸熱配件或接收器和跟蹤機(jī)構(gòu)組成。其中太陽能聚光器由許多彎曲的反射鏡組合裝配而成，安裝在支架上。吸熱管或接收器管沿著每個(gè)拋物形反射鏡的焦線固定安裝，用以吸收太陽輻射能，傳熱工質(zhì)(不管是傳熱流體還是水/蒸汽)都要從太陽能集熱管中流過，從而產(chǎn)生過熱蒸汽，直接輸送到渦輪機(jī)用以發(fā)電。

該系統(tǒng)基本工作機(jī)理是利用若干個(gè)槽式采光板在單軸跟蹤機(jī)構(gòu)作用下，將太陽光聚集到該系統(tǒng)的集熱器上，從而對(duì)傳熱工質(zhì)進(jìn)行加熱，并使之汽化產(chǎn)生蒸汽，蒸汽受熱膨脹對(duì)外做功，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行工作，進(jìn)而達(dá)到發(fā)電的目的 。另外，該熱發(fā)電系統(tǒng)安裝維護(hù)等方而較為方便，發(fā)電成本低，集熱器的散熱而積也比較大，相對(duì)于另外兩種發(fā)電系統(tǒng)，其技術(shù)較為成熟，并最早實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，但其主要的缺點(diǎn)在于能量集中過程依賴于管道，管道質(zhì)量的好壞將影響整個(gè)系統(tǒng)的集熱效果 。

2.線性菲涅爾反射器系統(tǒng)

第二種線性聚光技術(shù)是線性菲涅爾反射器系統(tǒng)，該系統(tǒng)由反射鏡。聚光器和跟蹤機(jī)構(gòu)組成。把平坦的或略有彎曲的反射鏡安裝配置在跟蹤器上，在反射鏡上方的空間安裝吸熱管，反射鏡把陽光反射到吸熱管。有時(shí)在聚光器的頂部加裝小型拋物面反射鏡，以加強(qiáng)陽光的聚焦。

太陽能反射器碟式反射器

與其他聚光太陽能發(fā)電技術(shù)相比，碟式引擎系統(tǒng)產(chǎn)生的電力功率相對(duì)較少，通常在3~25萬kW的范圍內(nèi)，很適合分布式應(yīng)用，如果將多個(gè)這樣分布安裝的單元碟式。引擎系統(tǒng)整合成一簇，可以實(shí)現(xiàn)集中向電網(wǎng)供電，不但能緩解電力能源需求，還可以提高整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行安全性。整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)安裝在一個(gè)雙軸跟蹤支撐機(jī)構(gòu)上，實(shí)現(xiàn)定日跟蹤，連續(xù)發(fā)電，發(fā)電效率高達(dá)30%，在相同的運(yùn)行溫度下，發(fā)電效率明顯高于槽式和塔式，是所有太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中效率最高的。缺點(diǎn)是碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的單元發(fā)電容量較小。

碟式太陽能聚光器通常是由支架、連接桿、反射鏡和U形固定塊等部分組成 ，類似于拋物而雷達(dá)天線形狀。聚光器能將平行的太陽光反射聚焦在集熱器上，集熱器再將熱能傳遞給發(fā)電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)電的效果。碟式聚光器作為該類型的熱發(fā)電系統(tǒng)中不可或缺的部件，其主要作用就是收集太陽能，此外，它還可應(yīng)用于諸如太陽能空調(diào)、太陽能污水處理系統(tǒng)等領(lǐng)域，總而言之，碟式太陽能聚光器的性能的優(yōu)劣會(huì)直接影響系統(tǒng)的總體性能 。

碟式太陽能聚光器主要用來收集太陽能，是整個(gè)系統(tǒng)不可或缺的部件。由于該聚光器而積龐大，除受自身重力載荷影響外，對(duì)于外界風(fēng)載荷等情況極為敏感，在風(fēng)載荷作用下，容易導(dǎo)致曲而固鏡殼和網(wǎng)架發(fā)生塑性變形或破壞，嚴(yán)重的話，還會(huì)導(dǎo)致反射鏡而的擠壓破裂。為了獲得聚光器最佳的避風(fēng)高度角和方位角，以及得到聚光器在不同位姿時(shí)的風(fēng)載特性 。

太陽能反射器塔式反射器

塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)主要由日光反射鏡子系統(tǒng)。接收器組成，見圖。其中日光反射鏡子系統(tǒng)由大量大型。平坦的太陽跟蹤反射鏡構(gòu)成，對(duì)太陽進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，把太陽光聚焦到塔頂?shù)慕邮掌?。在接收器中?duì)傳熱流體進(jìn)行加熱，產(chǎn)生高溫過熱蒸汽，過熱蒸汽推動(dòng)常規(guī)渦輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。一些電力塔利用水。蒸汽作為傳熱流體。由于其卓越的傳熱和能量存儲(chǔ)能力，在其他先進(jìn)的設(shè)計(jì)中，對(duì)其進(jìn)行了熔融硝酸鹽試驗(yàn)。具有商業(yè)規(guī)模的工廠可以生產(chǎn)200MW的電力造價(jià)十分昂貴，建設(shè)電站的投資很高。