光网传输系统的研究报告（终稿）

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1、光网传输系统的研究程聪王玉奇许鑫林（长安大学资源学院）摘要本文简述了一种以光为载体的能量传输系统,并对其可行性进行了分析,介绍了光的传输和利用现状，为进一步促进光的利用,本文还提出了一些有意义的研究课题。光网传输系统光纤能量转换光能应用随着经济的发展和生活水平的提高，社会对电能的需求日益增加，然而作为常规能源的电能，在传输过程中损耗大，建设输电线路和配电设施成本高昂，特高电压网对环境影响较大且安全系数低。为了解决上述问题，我们考虑假设一个更加高效.经济、安全、环保的能量传输系统。现阶段可以作为能量传输系统载体的有光、石油、天然气和煤气。然而，石油、天然气.煤气这些化石燃料的储量有限,不能满足长

2、久需求，于是我们选择以光为载体建立一个能量传输系统。同时光纤技术的飞速发展和一系列光能装置的发明也为我们建设一个以光能作为载体的能量传输系统光网传输系统——提供了可能性。光缆（传询日光电电磁头祇外线）机械装置（跟踪太阳）at机全自动太阳与地球自蛭程效果可以满足用户对丁太阳光的盂求向日葵效果图研究背景如今国际上对于光能和光纤的应用的研究已经取得了阶段性的进展。在光纤照明方仙由日本等国合力研究的向日葵照明系统已经使单用户、小范围的光纤照明为了可能。向日葵原理如下图所示12镜“向日葵”太阳光采光导入系统各部件名称和作用图聚光组件養集、压缩、提升.分海阳光，第外线二级拦截）亚加力球苯（紫夕卜线_级过

3、滤）而在大功率传输光纤的应用方而，虽然现阶段没有取得重大的突破，但是如今大功率激光器已经得到了广泛的应用，大功率传输的特种光纤也取得了重大的突破。在大功率激光器方血作为笫三代故先进工业加工激光器其输出功率已连续上升到数千瓦的量级，以至万瓦的量级，其应川领域己扩展到汽车制造、船舶制造和航空制造业等的金展和非金属的激光切割、激光焊接筹方而。大功率传输的特种光纤力血卤化物、硫化物光纤在红外光谱区域有超低的衰减特性，可以传送中远距离红外光束，兼有超长距离红外光束传输能力。K光网传输系统的构成该系统由输入设备、控制端、储存端、用户端及能屋传输介质组成。光网传输系统工作过程图一所示图一1.1能量的输入光网

4、传输系统以光作为传输载体，故输入的能量必须是光能。1.1.1光的来源光的来源广泛，可以是自然光，也可以由其他能量转换产生。但是输入该系统的光必须是高能且其频率在一定范围内。1）电能转换成光能在光纤通信中光振荡器可以使电信号转化成光信号，实现了电能转换成光能。而在该系统中，光能可以由电能产生。可以考虑在光网传输系统中使用光纤通信屮的某些装置将电能转化成光能，而比较典型的光源有发光二极管（LED）和激光二极管（LD）。但现有的光源远远不能满足该系统对能量强度的要求。为该系统研究一种具有转换效率高、能量强度大的光源是十分必要的。2）压缩太阳能太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源。在新世纪中，各国

5、政府都将太阳能资源利用作为国家可持续发展战略的重要内容。聚光器是将太阳能进行集聚的可观工具，聚光器主要有反射式、透镜式两种。聚光器可以将自然的太阳光压缩成高密度的光能便于其在光纤中传输，聚光器现阶段可以达到聚光功率密度是太阳能功率密度的5万倍以上。H本曾经开发了一种叫做“向日葵”的装置，现在己经进入了商业运转，在某些领域中满足了用户的需求。3）其他光源例如生物冷光源、辐射光源等。1.1.2光的导入该系统中将光高效率的导入传输介质是一个比较困难的过程。在光纤通信中将光纤与光源（如LED、LD等）作为一个整体，増人了光进入光纤的效率。无论是使用半导体激光器还是发光二级管都不能将其产生的光高效的导入

6、光纤，而光纤激光器用光纤本身作为媒质制作成激光器可以避免耦合问题。在直接利用口然光时，可以使用透镜、反射镜将光进行聚集。在导入过程中可以将人量光纤聚在一起形成“集束光纤”，然后将聚集的光射入“集束光纤”中1.2控制器控制器是由信号接收装置和一套自动处理装置组成。该装置在接收用户端的信息（包括所需光的功率等）后，由自动处理装置快速、有效地对用户进行反馈,满足用户对光的需求。同时控制器也可以将光网门身搜集的光和用户输送过来的多余的光送到储存端储存起来。1.3储存端储存端由能量转换器和一系列储存装置构成，将系统多余的光由能量转换器转换成稳定的能量在储存器中存储。储存方式有：1）光解水忖前，利用太阳能

7、光解制氢的研究主要集中于：（1）光电化学法。即通过光阳极吸收光能并转化为电能。这种方法可以分别在两极得到氢和氧，而不是混合气（2）半导体光催化法。即将半导体光催化剂微粒直接悬浮在水中进行光解水反应。不过阴极和阳极没有被隔开，当光照射到水屮的催化剂时，便激发光化学反应，将水分解为氢和氧。光解水产生的氢气可以把多余的太阳能储存起来，等到太阳能不足的时候（如復晚，阴天）使用。2）光转化成电该系统多余的光