وثيقة
Optical fibers for solar radiation transmission as an alternative scheme for solid-state laser pumping
وكيل مرتبط
Manaa, Hacene, مشرف الرسالة العلمية
تاريخ النشر
2019
اللغة
الأنجليزية
مكان المؤسسة
Sakhir, Bahrain
نوع الرسالة الجامعية
Thesis Master
الجهه المانحه
UNIVERSITY OF BAHRAIN, College of Science, Department of Physics
الملخص الإنجليزي
ABSTRACT :
The solar-pumped solid-state laser is a device that uses the solar radiation to pump its gain medium. Up to our knowledge, all the solar lasers currently operating, are based on a single primary parabolic mirror that focuses the solar radiation on the laser gain medium. This optical arrangement constitutes a major inconvenience because, in one single beam, tens of kilowatts of solar radiation are manipulated. Besides the hazards, the heaviness of the instruments make them also hard to manipulate. To improve pumping schemes of solar-pumped solid-state lasers, optical fiber bundles for solar radiation transmission are proposed. With the flexible fiber optic bundle, we could bring the solar radiation to pump a solid-state laser inside the laboratory. We report an alternative for sun-light collection and transportation where sun light is collected with small parabolic mirrors or lenses, and concentrated on the ends of several optical fiber bundles that are placed at the mirrors/lens foci. We report quantitative measurements on the solar energy transmission and concentration scheme by using single core glass fiber, single core plastic fiber and multi core plastic fiber of different lengths and fiber numbers. In this project, one small mirror and several lenses of different focal lengths and diameters were used for this investigation. The experiments results show that the maximum optical power and efficiency is obtained by 1.5 m plastic optical cable of 15 multi cored of 7 fiber of 0.5 mm diameter using parabolic mirror. The maximum optical power, when using lenses is obtained from a 1.5 m optical cable of 20 single cored fiber of 1 mm in diameter and lens of 4 cm diameter and +200 mm focal length. The result of our simulation on Ndeye solar laser system shows output laser power ranges from 20 maw to 65 maw by using a combination of many parabolic mirrors/ lenses with 1.5 m fiber bundles of different core number and diameter.
الملخص العربي
خلاصة :
الليزر ذو الحالة الصلبة المضخوخ بالطاقة الشمسية هو جهاز يستخدم الإشعاع الشمسي لضخ وسط الكسب الخاص به. وفقًا لمعرفتنا، فإن جميع الليزر الشمسي العاملة حاليًا تعتمد على مرآة مكافئة أساسية واحدة تركز الإشعاع الشمسي على وسط الكسب بالليزر. يشكل هذا الترتيب البصري إزعاجًا كبيرًا لأنه في شعاع واحد، يتم التلاعب بعشرات الكيلووات من الإشعاع الشمسي. بالإضافة إلى المخاطر، فإن ثقل الأجهزة يجعل من الصعب أيضًا التلاعب بها. لتحسين مخططات ضخ الليزر ذو الحالة الصلبة المضخوخ بالطاقة الشمسية، تم اقتراح حزم الألياف الضوئية لنقل الإشعاع الشمسي. باستخدام حزمة الألياف الضوئية المرنة، يمكننا نقل الإشعاع الشمسي لضخ ليزر الحالة الصلبة داخل المختبر. نقدم بديلاً لجمع ونقل ضوء الشمس حيث يتم جمع ضوء الشمس باستخدام مرايا أو عدسات مكافئة صغيرة، وتركيزه على أطراف العديد من حزم الألياف الضوئية الموضوعة عند بؤر المرايا/العدسات. نقدم قياسات كمية على مخطط نقل وتركيز الطاقة الشمسية باستخدام ألياف زجاجية أحادية النواة وألياف بلاستيكية أحادية النواة وألياف بلاستيكية متعددة النواة بأطوال وأعداد ألياف مختلفة. في هذا المشروع، تم استخدام مرآة صغيرة وعدة عدسات بأطوال بؤرية وأقطار مختلفة لهذا التحقيق. تظهر نتائج التجارب أنه يتم الحصول على أقصى قدر من الطاقة البصرية والكفاءة بواسطة كابل بصري بلاستيكي بطول 1.5 متر مكون من 15 أليافًا متعددة النواة من 7 ألياف بقطر 0.5 مم باستخدام مرآة مكافئة. يتم الحصول على أقصى قدر من الطاقة البصرية، عند استخدام العدسات، من كابل بصري بطول 1.5 متر مكون من 20 أليافًا أحادية النواة بقطر 1 مم وعدسة بقطر 4 سم وطول بؤري +200 مم. تظهر نتيجة محاكاتنا على نظام الليزر الشمسي Nd: YAG أن طاقة الليزر الناتجة تتراوح من 20 ميغاواط إلى 65 ميغاواط باستخدام مجموعة من العديد من المرايا / العدسات المكافئة مع حزم ألياف بطول 1.5 متر بأعداد وأقطار مختلفة.
الليزر ذو الحالة الصلبة المضخوخ بالطاقة الشمسية هو جهاز يستخدم الإشعاع الشمسي لضخ وسط الكسب الخاص به. وفقًا لمعرفتنا، فإن جميع الليزر الشمسي العاملة حاليًا تعتمد على مرآة مكافئة أساسية واحدة تركز الإشعاع الشمسي على وسط الكسب بالليزر. يشكل هذا الترتيب البصري إزعاجًا كبيرًا لأنه في شعاع واحد، يتم التلاعب بعشرات الكيلووات من الإشعاع الشمسي. بالإضافة إلى المخاطر، فإن ثقل الأجهزة يجعل من الصعب أيضًا التلاعب بها. لتحسين مخططات ضخ الليزر ذو الحالة الصلبة المضخوخ بالطاقة الشمسية، تم اقتراح حزم الألياف الضوئية لنقل الإشعاع الشمسي. باستخدام حزمة الألياف الضوئية المرنة، يمكننا نقل الإشعاع الشمسي لضخ ليزر الحالة الصلبة داخل المختبر. نقدم بديلاً لجمع ونقل ضوء الشمس حيث يتم جمع ضوء الشمس باستخدام مرايا أو عدسات مكافئة صغيرة، وتركيزه على أطراف العديد من حزم الألياف الضوئية الموضوعة عند بؤر المرايا/العدسات. نقدم قياسات كمية على مخطط نقل وتركيز الطاقة الشمسية باستخدام ألياف زجاجية أحادية النواة وألياف بلاستيكية أحادية النواة وألياف بلاستيكية متعددة النواة بأطوال وأعداد ألياف مختلفة. في هذا المشروع، تم استخدام مرآة صغيرة وعدة عدسات بأطوال بؤرية وأقطار مختلفة لهذا التحقيق. تظهر نتائج التجارب أنه يتم الحصول على أقصى قدر من الطاقة البصرية والكفاءة بواسطة كابل بصري بلاستيكي بطول 1.5 متر مكون من 15 أليافًا متعددة النواة من 7 ألياف بقطر 0.5 مم باستخدام مرآة مكافئة. يتم الحصول على أقصى قدر من الطاقة البصرية، عند استخدام العدسات، من كابل بصري بطول 1.5 متر مكون من 20 أليافًا أحادية النواة بقطر 1 مم وعدسة بقطر 4 سم وطول بؤري +200 مم. تظهر نتيجة محاكاتنا على نظام الليزر الشمسي Nd: YAG أن طاقة الليزر الناتجة تتراوح من 20 ميغاواط إلى 65 ميغاواط باستخدام مجموعة من العديد من المرايا / العدسات المكافئة مع حزم ألياف بطول 1.5 متر بأعداد وأقطار مختلفة.
ملاحظة
Optical fibers for solar radiation transmission as an alternative scheme for solid-state laser pumping
المجموعة
المعرف
https://digitalrepository.uob.edu.bh/id/65b87933-f439-4fbd-9131-f0d010a3f039