Collettori accoppiati a Fibre Ottiche

I concentratori solari in generale devono soddisfare i seguenti requisiti:

• larghezza di banda spettrale ampia (da 0.4 μm a 1.4 μm)
• alta concentrazione di potenza
• compattezza
• basso costo di realizzazione.

Altri requisiti fondamentali nella progettazione del collettore per fibra ottica sono il controllo delle dimensioni dell'immagine e dell'angolo di apertura che devono essere dimensionati in modo da potersi accoppiare col componente ottico scelto (fibra singola o bundle di fibre).

Nel caso del progetto SPECTRUM l'accoppiamento considerato era con una fibra con apertura numerica N.A = 0.48 e un diametro del core d =0.6mm.

Per questo tipo di applicazione sono state selezionate, analizzate e sperimentate tre classi di collettori ottici.

- Classe A: indicati anche come Mangin, sono concentratori le cui superfici sono sferiche o piane. Il sistema Mangin è composto da un menisco di vetro, alluminato sulla superifcie posteriore, e uno specchio secondario che può essere piano o sferico. Il cammino ottico tra le due superfici del menisco permette di controllare le aberrazioni sferiche, correggendo opportunamente il raggio di curvatura.

- Classe B: in questa classe vi sono sistemi con specchi parabolici, che sono anche detti concentratori parabolici o Paraboloidi.
I sistemi parabolici sono composti da due specchi, in cui lo specchio primario è parabolico e lo specchio secondario è piano. Eventualmente può essere presente una lente di correzione. La posizione degli specchi secondari è analoga alle corrispondenti configurazioni di tipo Mangin.

- Classe C: i concentratori di questa classe presentano una configurazione originale chiamata Concentratore Catadiottrico Monoblocco (CCM), che è stata studiata in modo da ottimizzare sia le caratteristiche ottiche (efficienza di collezione, aberrazioni, ecc) che la compattezza del componente da realizzare (dimensioni e peso).
Il principio ottico di questo collettore consiste in due elementi ottici in configurazione coassiale, in modo simile a quella Cassegrain. Il CCM è realizzato in un unico pezzo, ciò permette di ottenere un oggetto caratterizzato da dimensioni ridotte e grande stabilità meccanica. Per incrementare l'efficienza il CCM ha superfici asferiche, la cui realizzazione richiede lo sviluppo di particolari procedure di produzione, ciò rende la realizzazione del componente complessa e cara.