目的及意义： 能源对人类发展至关重要，是当今国际社会政治、经济、军事和外交领域的重要课题。而且能源问题，目前更是我国经济发展的一个重要问题。由于长期使用传统的化石能源，不仅造成了能源的紧缺枯竭，还对生态环境造成了严重的破坏，对人民的生存发展造成了威胁，所以探索和开发新能源和可再生能源是当今人类社会的重中之重。太阳能是环境友好型的可再生能源，其储量无限，清洁无污染，分布广泛，我国三分之二以上的地区都拥有着非常丰富的太阳能资源，从理论上分析， 辐射到我国的太阳能资源相当于 1.7 万亿吨煤炭的发电量， 利用潜力非常大。然而，由于其能量密度密度低，直接利用效率很低，因此，开发高效的太阳能聚光技术成为必要。

光伏发电是太阳能直接利用的一种主要形式，菲涅耳透镜是聚光光伏系统的核心组件之一。菲涅尔透镜能够有效提高入射太阳光能量密度，并且具有体积小、质量轻、量化生产低成本的独特优势。尽管菲涅尔透镜作为太阳能聚光器具有众多优势，但由于其聚光分布不均，入射太阳光经聚光之后在电池表面形成局部热点等问题，会降低电池转换效率，还会损坏电池，影响电池使用寿命，影响限制了聚光光伏太阳能发电的发展，因此研究菲涅尔透镜的光学优化对于研究利用新能源，对人类的发展有着重大意义。

国内外的研究现状分析

太阳能发电是一种把太阳能直接转化成电能的技术， 它具有广阔的应用前景，利用方式也呈现多样性。世界各国都在通过研究聚光光伏发电系统来降低发电成本的办法。 聚光光伏系统采用聚光器把一定面积上的太阳光汇聚到较小的区域上， 减少太阳能电池的使用量， 降低聚光光伏系统的成本。聚光光伏系统通常由聚光系统、 光伏转换系统和系统平衡部分组成 。聚光系统包括聚光器、 二次聚光器、 分色镜和棱形盖板等， 光伏系统主要有太阳能电池组件和散热器等， 系统平衡部分主要以跟踪器、 控制器和支架组成。在最近这几十年的发展过程中， 为了 更好的提升菲涅尔透镜的聚光性能，研究人员对菲涅尔透镜进行了大量的设计理论和测试实验等多领域的研究， 并取得了很大的进步， 促进了菲涅尔透镜进一步的发展。

我国从70年代直至90年代，对用于太阳能装置的菲涅尔透镜开展了研制。有人采用模压方法加工大面积的柔性透明塑料菲涅尔透镜，也有人采用组合成型刀具加工直径1.5m的点聚焦菲涅尔透镜，结果都不大理想。

近来，有人采用模压方法加工线性玻璃菲涅尔透镜，但精度不够，尚需提高。有两种利用全反射原理设计的新型太阳能聚光器，虽然尚未获得实际应用，但具有一定启发性。

一种是光导纤维聚光器，它由光导纤维透镜和与之相连的光导纤维组成，阳光通过光纤透镜聚焦后由光纤传至使用处。

另一种是荧光聚光器，它实际上是一种添加荧光色素的透明板(一般为有机玻璃)，可吸收太阳光中与荧光吸收带波长一致的部分，然后以比吸收带波长更长的发射带波长放出荧光。放出的荧光由于板和周围介质的差异，而在板内以全反射的方式导向平板的边缘面，其聚光比取决于平板面积和边缘面积之比，很容易达到10-100，这种平板对不同方向的入射光都能吸收，也能吸收散射光，不需要跟踪太阳。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究（设计）的基本内容：通过光学仿真技术，重点解决的玻璃硅胶菲涅耳聚光透镜设计问题，包括

1. 聚光过程存在反射以及色散导致的能量损失