ارائه یک روش نوین جهت شبیه سازی و بهینه سازی یک سیستم روشنایی روز فیبر نوری پلیمری

سیستم‌های روشنایی روز فیبر نوری به بهره‌وری در استفاده از انرژی خورشید در سیستم روشنایی در بخش های خانگی، صنعتی و کشاورزی کمک شایانی می‌کنند. کارهای زیادی روی این سیستم ها انجام شده است اما فقدان یک روش شبیه سازی مطمئن برای کاهش خطای مجاز در ساخت، زمان و هزینه، به چشم می ‌خورد. در همین راستا، در این مقاله،  یک روش نوین مبتنی بر دو نرم افزار قدرتمند optifiber و zemax، برای شبیه سازی و بهینه سازی یک سیستم روشنایی روز فیبر نوری با هدف افزایش بازده توان خروجی از فیبر ارائه شده است. مقایسه ای بین انواع مطرح فیبرهای پلیمری با نرم افزار optifiber انجام شده است که نشان دهنده انتشار حداکثری مد ها در  فیبر pmma پلی استیرن است. مشخصه های دقیق مستخرج از optifiber مربوط به فیبر منتخب با قطر 1 میلی‌متر در نرم  افزار zemax پیاده سازی و یک سیستم روشنایی روز شبیه سازی شده است. تزویج نور به درون فیبر نوری با روش global optimization مبتنی بر الگوریتم ژنتیک بهینه شده است. با انتخاب یک منبع 100 وات برای خورشید مطابق استاندارد am 1.5 شبیه سازی حاکی از انتقال 22 وات توان است. پس از بهینه سازی این توان به 30 وات افزایش می یابد که نشان از نقش بهینه سازی بر افزایش 36 درصدی بازده دارد. نتایج عملی با آزمایش روی یک سیستم با اندازه گیری شدت، نتایج شبیه سازی را تایید می کند. در نتیجه، با انتخاب فیبر مناسب و تعیین دقیق مشخصه ها، و بهینه سازی تزویج به درون فیبر می توان به افزایش بازده سیستم های روشنایی روز فیبر نوری کمک کرد. 

a novel method to simulate and optimize polymer optical fiber daylighting systems

optical fiber day lighting systems help the efficiency of using solar energy in the lighting system in domestic, industrial and agricultural sectors. a lot of work has been done on these systems, but the lack of a reliable simulation method to reduce the tolerance, time and cost is evident. in this regard, in this paper, a novel method based on two powerful optifiber and zemax software has been proposed for simulating and optimizing an optical fiber daylighting system to increase the efficiency of output power from the fiber. a comparison has been made between popular types of polymer fibers with optifiber software, which shows the maximum propagation of modes in pmma polystyrene fiber. extracted detailed characteristics from optifiber related to the selected fiber with 1mm diameter have been implemented in zemax software and a daylighting system has been simulated. the coupling of light into the optical fiber has been optimized with the global optimization method based on the genetic algorithm. by selecting a 100 watts resource as the sun according to the am 1.5 standard, the simulation indicates a transfer of 22 watts of power. after optimization, this power increases to 30 watts, which shows the role of optimization in increasing the efficiency to 36%. practical results by testing on a system with intensity measurement confirm the simulation results. as a result, by choosing the right fiber and accurately determining the characteristics, and optimizing the coupling into the fiber, it is possible to help increasing the efficiency of optical fiber daylighting systems.