非对称渐变折射率自动波导构件及其器件的制作方法

专利名称：非对称渐变折射率自动波导构件及其器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种非对称渐变折射率波导，特别是非对称渐变折射率自动波导的构件及其器件。
背景技术：
辐射是物质，热辐射是一种能量形式，是一切物质的固有属性，所有物质都在不断 地发射、吸收热辐射，热辐射具有动力学性质。传热通过热动(分子热运动)热力学温度梯 度、辐射热力学温度梯度实现。热动温度梯度的传热依靠介质宏观运动和微观粒子热运动， 辐射温度梯度的传热是依靠电磁波传输，热动传热与辐射传热有本质的不同。由于物性、涂 层、温度、波长、立体角的影响，物体的辐射换能具有方向性和选择性。辐射波长、发射率、能 流密度等差异可引起“红移”、“蓝移”。封闭腔壁面的辐射换热，除表面特性的变化外，辐射 频率、几何因素、透射介质特性等等都影响一个表面的辐射到达另一个表面的份额，影响封 闭腔辐射能流密度、能流率和温度的分布。任何物质中的各个微粒都在不断地相互交流能量子(热辐射)，单一热源中的微 粒，辐射量子和吸收量子处于平衡状态。在光学器件中，导光系统、聚集系统等光学系统可 以引导、聚集光辐射，但是，不管是端面直接耦合、楔状薄膜耦合、楔状光纤耦合、光栅耦合、 陵镜耦合的器件还是其它任何光学器件，都不能像晶体二极管整流交流电那样整流单一热 源中微粒之间的交流量子，因此目前的任何光学器件都不能在单一热源中利用热量做功， 更不能把低温物体的热量自动地聚集、输送到高温物体。物质微粒交流的量子是能量，是有动量的运动物质，整流量子即可能在单一热源 中制造热力学温度梯度，利用热量做功，即可能通过整流、聚集量子的方式将低温物体的热 量聚集到高温物体。当介质能够无能耗地调制透射的量子，使表面辐射换热没有互换性，自 动维持表面与单一热源交流量子的不平衡状态，表面即可整流量子，形成自动波导的换热 正负极，换热净辐射热流量呈正值的表面为正极，换热净辐射热流量呈负值的表面为负极。介质产生自动波导的换热正负极，前提是表面辐射换热的角系数没有互换性。表面Ai的辐射中直接到达表面^的辐射份额称为角系数，用FiI表示。等温黑 体或灰漫表面换热，有效辐射均勻，两个表面辐射换热的角系数有互换性=AiFiI = A/hi。角系数有互换性只是在参与辐射换热的表面为等温的黑体或灰漫表面才能正确， 在分析辐射换热时，必须充分考虑辐射和传输介质的相互作用、相互关系、相互影响，否则 会造成错误。角系数没有互换性的例子如根据费马原理，在渐变折射率介质中，光线的行进轨迹总是从低折射率区弯向高 折射率区。假如有两个物体，表面紧贴在图1非对称渐变折射率介质的i面、j面进行辐射 换热，j面高折射率区物体射向低折射率区的辐射，总有辐射在拐点的有效范围内，拐弯回 到j面物体，而i面低折射率区物体，射向对方的辐射都能到达j面物体，这两个物体辐射 换热的角系数不可能有互换性。又如，介质只透射某些波段的热辐射，两个物体辐射峰值的 波段不同，只要一个物体有某些辐射波段不能透过介质，介质两个面的角系数即没有互换性。普通玻璃透射的辐射波长小于3 μ m，太阳的绝大部分热辐射波长在3 μ m以下，基本上 都能透射普通玻璃，300K左右的物体热辐射波长在3 μ m以上不能透射普通玻璃，所以普通 玻璃表面对太阳与300K左右物体的辐射换热角系数没有互换性。人们把这种现象称为温 室效应，做成了太阳能温室。其实，两个物体表面透过介质进行辐射换热，角系数没有互换性比比皆是。两个 表面，只在灰漫表面，辐射的频率相同，介质的作用和影响与真空相同的严格条件下，角系 数才能具有互换性。温度不同的灰漫表面辐射换热，介质的作用、影响类似真空，高温表 面辐射的热流量较大，热量从高温传递到低温，介质的高温表面与低温表面的角系数没有 互换性；假如换热的辐射不是漫射，而是定向辐射，不对射的定向辐射没有互换性可言，即 便是对射，也必须在极苛刻的条件下才可能有辐射换热的互换性，举一个简单的例子，a为 1000W探照灯，b为1000W红外线激光器，a、b不对射，足够远的距离外，它们的辐射换热趋 于0，b不向a照射而a向b照射，热量从a流向b，a、b对射，由于a的辐射面积大，只有一 部分热量传递到b，b辐射的是单色光，散射角很小，热量被聚集于a的极小一点，可能将a 摧毁，它们辐射换热的角系数不可能有互换性。透射介质使辐射换热角系数没有互换性的 例子更多，本发明所列出的例子即是其中的一部分。设从n(n为自然数)个表面Ai投射、反射、折射、再辐射、偶合、聚集到达一个表面 Aj的辐射份额之和为角系数f，用f^表示。对封闭腔换热模型进行研究知道，由于辐射 与介质、立体几何因素的相互关系、相互作用、相互影响，封闭腔敞开面的辐射换热角系数f 失去互换性。根据能量守恒定律、斯蒂芬_玻而兹曼定律及角系数f的概念，用净辐射换热 法的有效辐射求解换热的热流量，得到公式
(1)
(2)式中，Φ^为η个表面i的辐射到达表面j的净辐射热流量之和，WnT2 ； σ为斯 蒂芬一玻而兹曼常数
的时候，敞开面i即会有稳定的净辐射热流量①卜」流 到敞开面j。当Ei:j > 1的时候，敞开面的净辐射热流量从表面i流向表面j，Ei:j < 1的时 候，敞开面的净辐射热流量从表面j流向表面i，Eiu. = 1的时候，敞开面之间没有净辐射热 流量。这两个公式即为在漫射环境中，角系数f没有互换性的漫射波导换热规律，前者是漫 射定量波导换热规律，后者是漫射定向波导换热规律，总称漫射波导换热规律或简称波导 换热规律。式(1)、式⑵可以用函数记作Φ^」.=g(A，T，f)及Ei:j = G(A，T，f)。显然，A、 T、f三个自变量是波导换热规律的三个要素。其中，面积是边长的函数，任何图状面积都可
表示为正方形微元面积r2的和，A=m(r)=热力学温度T以K为单位，人们常以300K为常温，常温变化tK的温度函数记做T = n(t) =〔 (300+t)/300) 4 = (l+t/300)4 ；角系数 f以百分率表示，已知角系数fbj为a，fj—为b，a有变量ρ的函数记做f^ = U(p)= (a+p)%，b有变量q的函数记做fbj = U(q) = (b+q) %。在A、Τ、f定义域范围内，用直 角坐标系X轴表示它们的变量，用Y轴表示函数值，函数T = m(t) = (l+t/300)4是指数图线，t≤300的斜率很小；函数
他是指数图线，但是，r彡300的斜率可以很
A==mv.r； -ι
大，函数 fi —」=u(p) = (a+p) % 及函数 f” i = U(q) = (b+q) % 是直线，ρ < 100、q < 100 的斜率可以很大。因此，可以利用A、f的变化，使C^i= Φ」>0，敞开面i有稳定的净辐 射热流量Φ^流到敞开面j，使Eu > 1，敞开面的净辐射热流量从表面i流向表面j。《导射体及导射器》、《阶梯导射体及阶梯导射器》的发明，是利用辐射与透射介质、 立体几何因素的相互关系、相互影响、相互作用的A、f变化，制作封闭腔，使封闭腔敞开面 的辐射换热角系数f失去互换性，Ei:j兴1，敞开面与单一热源交流热辐射不平衡，形成自动 波导换热的正负极。辐射换热规律的三个要素都是相互独立的，虽然都必不可少，但是在任何两个要 素确定以后，都可以通过调制第三要素改变热量传递方向和热流密度。特别是f，有两个函 数供调制，可提高fid以提高①卜」，也可减少fjy以提高Φ卜」，纯粹依靠调制角系数f， 使Ei:j >> 1，把低温物体i的热量加速输送到高温物体j是可能的。对称渐变折射率(GI)波导应用于光纤具有独特的优异性能，已经有深入的研究 和某种程度的推广应用。非对称渐变折射率(NGI)波导，无论是反射NGI或透射NGI在光 纤中都没有超越GI的优良性质，因此，都被忽视，都没有得到充分的研究和应用。但是，反 射NGI和透射NGI，尤其是多层非对称渐变折射率(MGIN)波导，对f的影响特别大，不仅使 f丧失互换性，甚至使fh i/fiι趋于无限小，成为在漫射环境中波导换热改变辐射方向、密 度、频率非常重要的因素，给物质微粒自发辐射交流量子的整流提供了介质条件，给单一热 源的热辐射定向自动波导及低温物体向高温物体传递热量的定向自动波导提供了介质基 础，从而成了本发明的主要技术支柱。从上述背景技术可知，导射体及NGI自动波导器件(a)与目前的光学器件(b)的 区别是①在单一热源内，产生自动波导a(+)，b(_)；形成辐射换热正负极a(+)，b(_)； 将低密度漫射聚集为高密度定向辐射a(+)，b(_)。②在两个物体的辐射换热中，把低温物体的热量传递到高温物体a (+)，b (_)。NGI自动波导构件㈧与《导射体及导射器》、《阶梯导射体及阶梯导射器》⑶的 结构区别主要是B无论是漏斗形结构或者光纤，周边都有反射面封闭，形成周边反射面封 闭的封闭腔，A的周边没有反射面封闭，属于透射介质敞开式构件。周边有反射面封闭与周 边敞开是相应的不同结构，“NGI自动波导”冠上“敞开式”似乎更准确，但是，正像光纤、导 射体的名称都不冠上“周边有反射面封闭”能够不言自明那样，本文“NGI自动波导”结构， 不提包含“周边有反射面封闭”即指敞开式结构，不赘述也应该不言自明。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是，调制、收集、利用漫射的热辐射，特别是要调制介 质的角系数hi、，加大介质表面辐射换热的角系数f差异，加大漫射换热梯度，增强 自动波导，把低温物体的热量加速输送到高温物体。研究发现，角系数f没有互换性的波导换热规律，提供了三个换热要素改变换热 面积、换热角系数f两个要素的途径创造周边有反射面封闭腔自动波导的方法，也提供了通过提高fid、减少fhi的途径创造敞开式自动波导的方法。其中，对介质透射、反射、折射波段的选取，容易改变辐射不同波段的fbpfhi，对介质NGI的选取，容易改变透射相同 波段或者不同波段介质表面的fbpf””这种介质变化引起的f变化，不必依赖封闭腔周 边镜面，即可以在单一热源中整流交流量子，形成自动波导。这就是说，恰当的NGI介质，敞 开地放置在单一热源中可以自动整流交流量子，形成漫射辐射换热正负极的自动波导。提 高1，或者减少fhi可以加大相反方向的两个角系数f的差异，加大漫射换热梯度，增强 自动波导，把低温物体的热量加速输送到高温物体。NGI (含MGIN)自动波导构件的特征是主要由NGI介质构成，敞开地置于单一热 源中，构件表面的辐射换热角系数没有互换性，表面的辐射换热不平衡，自动形成辐射换热 的波导正负极，换热净辐射热流量呈正值的表面为正极，换热净辐射热流量呈负值的表面 为负极，热量以热辐射的形式从负极流向正极。要提高& —」，NGI介质需选用恰当的透射介质，同时，从i到j逐渐增加的折射率 要有足够的梯度。要减小fh”截面的折射率分布需要形成多种形状和有足够的厚度，需要 必须的层叠如平行、弯曲的各种形状，将一种NGI形状多层层叠、多种(含两种)NGI形状 层叠、组合。为了得到某些特殊效果，用反射面封闭NGI自动波导构件的正极，成为NGI单 面自动波导。因此，NGI自动波导构件有单层NGI自动波导，有多层(含两层)NGI透射介 质(MGIN)自动波导，有单面NGI自动波导，有透射NGI自动波导与单面NGI自动波导层叠、 组合，有NGI自动波导与其它辐射构件组合。以NGI介质截面折射率分布的形状所产生的波导及其相应的器件举例如下1、平行NGI透射自动波导介质截面的折射率渐变呈平行分布的自动波导。如图 1的单层平行NGI透射自动波导。图7的平行MGIN透射自动波导；图8平行MGIN透射制 冷室；平行MGIN透射制热室(未画图，以下未注明绘图编号的构件都是未画图)；平行MGIN 制冷管平行MGIN制热管。图9平行MGIN凸透镜聚焦自动波导。2、类波状NGI透射自动波导介质截面的折射率分布类似于波浪状的自动波导。 如图2类波状单层NGI透射自动波导；图3菱面类波状单层NGI透射自动波导。3、类锥状NGI透射自动波导介质截面的折射率分布呈现一端稍尖的自动波导。 如图4毛形类锥状NGI透射自动波导；图5空心毛形类锥状NGI透射自动波导。4、半卵状NGI透射自动波导介质截面的折射率分布有如半卵状的自动波导，包 括疣状、鱼鳞状。如图6半卵状MGIN透射自动波导。5、圆弧状NGI透射自动波导介质截面的折射率分布有如圆弧状的自动波导。如 图10圆弧状MGIN透射聚焦自动波导；图11圆弧状MGIN凹透镜平射自动波导。6、NGI单面自动波导透射自动波导构件的正极有反射面，使正极、负极同在一个 表面的自动波导。如图18平行MGIN单面自动波导；图19圆弧状MGIN单面聚焦自动波导。7、MGIN组合自动波导介质截面的折射率分布呈多种形状组合，或者透射自动波 导与单面自动波导组合的波导。如图12平行-类波状MGIN透射自动波导；平行-类波状MGIN制冷室；平行-类波 状MGIN制热室；图13圆弧-类波状MGIN制热管；圆弧-类波状MGIN制冷管。图14的GI-类波状MGIN聚热线；GI-鳞片状MGIN聚热线；GI-半卵状MGIN聚热 线。
图15的类锥-类波状MGIN聚热波导(毛布或毛皮)；图16的类锥-类波状MGIN 峰状聚热自动波导(布、板或毛皮)；鳞状-类波状MGIN聚热波导(布或毛皮)，半卵(疣状)_类波状MGIN聚热布(或毛皮)。图17平行-圆弧状MGIN聚射自动波导；平行-类锥状MGIN聚热自动波导。图20平行-圆弧状MGIN单面聚射自动波导。图23平行-圆弧状MGIN组合聚射自动波导器。
图24远程聚射自动波导。8、调制MGIN组合自动波导透射自动波导、单面自动波导与可调制波导构件的组 合自动波导。例如图21平行-圆弧状MGIN组合调制平射自动波导器。图22平行-圆弧状MGIN组合加载调制自动波导器。本发明的优点和积极效果1、NGI自动波导不需要封闭腔侧面的镜面，制作相对简单，利于量子能源开发利用。2、用NGI自动波导可以制造冰箱、冰室、冷柜、冷管、温箱、温室、热管，制造衣服、 房屋、城市的空调，同时又能够聚集热能供人们烹调、驱动热机、发电等生活、生产、学习、娱 乐使用，能够给人类创造环保、舒适的生活条件，特别是能够在酷热的沙漠、高寒地带、冰冷 区域等恶劣的环境创造人类舒适的生活条件，这对开发地球和其它星球很有意义。3、可以给工、农、牧业创造最优越的条件，生产出质量和数量满意的产品。4、MGIN自动波导聚集能量、远距离输送、接收能量，可保障车、船、飞机有足够能量 持续运行。也可以给火箭远程输送能量，使它尾管中心喷射的气体达到极高的温度增加推 力，减小燃料携带。火箭在宇宙航行中还可能利用各种射线作动力。5、MGIN自动波导有类似激光而胜似激光的性能，激光是外界辐射场控制的线谱宽 度很窄的受激辐射相干光。MGIN自动波导可形成线谱宽度很宽的自发辐射非相干光源聚焦 的极细光柱，由于各种波长的辐射都聚集在极细光柱内，发散角很小，容易得到超越激光的 光强。6、MGIN调制波导给人类提供了一种新的、保密度极高的信息传递方式。


图1 平行单层NGI透射自动波导。图2 类波状单层NGI透射自动波导。图3 菱面类波状单层NGI透射自动波导。图4 毛形类锥状NGI透射自动波导。图5 空心毛形类锥状NGI透射自动波导。图6 半卵状NGI透射自动波导。图7 平行MGIN透射自动波导。图8 平行MGIN透射自动制冷室。图9 平行MGIN凸透镜透射聚焦自动波导。图10 圆弧状MGIN透射聚焦自动波导。
图11 圆弧状MGIN凹透镜透射平行自动波导。图12 平行-类波状MGIN自动波导。图13 平行-类波状MGIN自动制热管。图14 =GI-类波状MGIN自动聚热线。图15 类锥-类波状MGIN自动采暖皮毛。图16 类锥-类波状MGIN自动空调板。图17 平行-圆弧状MGIN聚射自动波导器。图18 平行MGIN单面自动波导。图19 圆弧状MGIN单面聚焦自动波导。图20 平行-圆弧状MGIN单面聚射自动波导。图21 平行-圆弧状MGIN调制自动波导器。图22 平行-圆弧状MGIN调制加载自动波导器。图23 平行-圆弧状MGIN复合聚射自动波导器。图24 =MGIN远程聚射自动波导系统。图中NGI、MGIN的虚线表示低折射率，粗实线表示高折射率，粗双点划线表示低 折射率到高折射率的过渡，特粗实线表示反射面。1-对称 GI，2-平行 MGIN，3_ 类波状 MGIN，4_ 类锥状 MGIN，5-半卵状MGIN，6_圆弧状MGIN， 7_透镜，8_反射镜，9-辐射源，10-MGIN自动聚热线，i-负极，j_正极。
具体实施例方式1、平行单层NGI及MGIN透射自动波导实施方式单独一层NGI介质，从i面入射的辐射基本上都到达j面，但是，由于从j入射的辐射拐点有效距离小，绝大部分辐射都不在拐点有效距离内而到达i面，穿透单层NGI (见 图1)，虽然单层NGI角系数没有互换性，但是AJiι.与A/” i差别小，稍有热传导、热对流， 角系数没有互换性造成的温差难于体现。MGIN有足够的辐射拐点有效距离，使从正极入射 的辐射绝大部分在拐点有效距离内拐弯回到正极，fb/fpi —⑴，有实用意义。由于各种波长的辐射都是从低折射率区弯向高折射率区，图7平行MGIN透射自动 波导能把漫射的各种波长的热辐射全部转化为平行辐射出射；平行MGIN透射自动波导应 用于封闭的箱、封闭的室，负极向内可以制造自动冰箱、冰室(图8)，负极向外可以制造自 动温箱、温室。为了避免热传导降低温差，MGIN中空为好。若将平行MGIN与凸透镜配合可 以将漫射的各种波长的热辐射聚焦，在焦点产生较高温度如图9。由于凸透镜介质对各个波 长的折射率不同，不同波长辐射的焦距不同。制造MGIN要使最小折射率介质成为最大折射率介质的增透膜，在正极覆盖一层 增透膜。2、类波状NGI透射自动波导实施方式图2类波状单层NGI透射自动波导及图3 菱面类波状单层NGI透射自动波导，入射低折射率i面的波导都弯向高折射率的j面区，都 能够到达j面出射，由于j面介质呈波浪状，入射的辐射基本上都从低折射率区转回高折射 率区从j面出射，增大fb/f” i值，因此实用意义较大，负极向内制造冰箱、冰室，负极向外制造温箱、温室效果较好，若MGIN中空，减小热传导效果更好。3、类锥状NGI自动波导的实施方式类锥状NGI自动波导可造成毛状(图4)、空心毛状(图5)、侧扁状(图16)。照射到NGI的辐射都从尖部传递到根部。4、半卵状NGI自动波导的实施方式截面折射率分布如半卵状的MGIN透射自动波 导，可制造为鳞片状、蛘壳状、疣状，能够将热辐射聚集到核心部位，图6。5、圆弧状NGI自动波导的实施方式图10圆弧状MGIN透射介质的高折射率区近 圆心，有足够距离将漫射的各种波长的辐射都弯向高折射率区，射向圆心的焦点。由于各种 波长的热辐射都聚焦圆心，使圆心的热辐射密度特别高，温度特别高。假如焦点无限小，圆 心的辐射能流密度将无限大，温度将非常限高，这对于需要特别高温的科技是个福音。在日 常生活中，高温达到数百度即可，可以用透射常温的介质制造室内圆弧状MGIN波导灶，利 用室内外常温辐射聚集为数百度高温，满足日常的烹调、烧开水、驱动热机、发电等等。图11 用凹透镜与圆弧状MGIN配合，可以把漫射的辐射转化为平行辐射。6、NGI单面自动波导的实施方式NGI透射波导的正极用全反射镜封闭，入射NGI 的辐射被反射，从入射面出射成为NGI单面自动波导(图18、图19)。平面NGI单面自动波 导与平面反光镜不同平面反光镜对平行的辐射平行地反射，入射光线与反射光线在法线 平面上，入射角等于反射角，入射的辐射是漫射，反射的辐射也是漫射；平面NGI单面自动 波导，由于不管从什么方向入射的辐射，都从低折射率的表面弯向高折射率的镜面，都垂直 地入射镜面，再沿镜面的法线反射，因此，对所有平行的、漫射的入射辐射，都是平行地从法 线出射，不遵从入射角等于反射镜的规律。凹面NGI单面自动波导与通常的凹面反光镜不 同凹面反光镜对正面平行入射的辐射聚焦于它的焦点，焦点的辐射形成平行的辐射出射， 对漫射辐射没有聚焦作用；凹面NGI单面自动波导由于低折射率介质、高折射率介质以及 反射镜的法线都通过焦点，因此不管是从焦点入射的辐射，平行的辐射还是漫射的辐射，它 们反射的辐射全部聚集焦点，并且各种波长的辐射都聚焦到同一个焦点，使焦点的辐射能 流密度特别高，温度特别高。假如焦点无限小，焦点的辐射能流密度将无限高，温度将非常 高。这对于需要非常高温的科技是个福音，比如把火箭喷射的燃料温度提高到极高温度等。7、MGIN组合自动波导的实施方式平行-类波状MGIN透射自动波导，如图12是把平行NGI波导与类波状NGI波导 重叠而成，重叠不一定完全接触，中间留空可以减少热传导。平行_类波状MGIN透射自动 波导负极向内可以制造冰箱、冰室，负极向外可以制造温箱、温室，由于类波状NGI的—/ fj — i较大，平行-类波状MGIN透射波导产生的温差比较大。圆弧-类波状MHIN透射自动波导，负极向内可制造圆弧_类波状MGIN低温制冷 管；正极向内可制造圆弧_类波状MGIN制热管(图13)，管子足够圆、MGIN足够厚，能够把 管外表的热辐射聚集到极小的中心，形成非常高的温度，特别适合火箭将外壳摩擦热聚集 为推力。GI-类波状MGIN自动聚热线是GI光纤外层包绕类波状NGI制成。GI-鳞片状 MGIN聚热线是GI光纤包绕鳞片状MGIN制成。GI-半卵状MGIN聚热线是GI光纤包绕半卵 状MGIN制成。由于类波状MGIN、鳞片状MGIN、半卵状MGIN都能够自动地把入射的辐射化 为入射角较大的辐射，从GI光纤两端输送到远方，因此统称MGIN自动聚热线。在输送过程 中，虽然有一定的辐射损失，但是输入的辐射多于损失的辐射，因此，辐射能流密度会不断加大，在两端连接平行MGIN(图14)或者平行-圆弧状MGIN(图24)，能够输出平行辐射，平 行_弧状MGIN，输出的辐射为细柱状高能流密度辐射，便于远距离无线输送。MGIN自动聚热线的用途很广，例如用透射常温辐射的介质制造MGIN自动聚热线 织成网状，把它制成多层纱窗，从外面流入室内的热空气即被降温，起到空调作用，温度降 低多少由开窗的程度决定。也可以把MGIN自动聚热线纱网放置箱内制成冰箱。MGIN自动 聚热纱窗或者MGIN自动聚热花草树木放置楼房、街道、广场、公路等等的上空或旁边，熔融 石英玻璃MGIN自动聚热线在上，透射常温辐射的MGIN自动聚热线在下，大量获取太阳的和 常温物体的热辐射输送到热机，可以日夜发电，解决生活、生产及其它用电问题，同时解决 城市高温的问题。MGIN自动聚热线能够有效截取辐射，聚集辐射，因此用MGIN自动聚热线 织成的布隔热效果特别好，用它做衣服、雨伞、帐篷特别凉爽，是沙漠、草原避热、聚能、发电 的好材料，可以给沙漠、草原的人民带来极大的方便。图15类锥-类波状MGIN自动聚热毛布或毛皮，图16类锥-类波状MGIN峰状自 动聚热布或板、皮，是用类锥状MGIN与类波状MGIN连接制成。鳞状_类波状MGIN聚热布 或毛皮，疣状_类波状MGIN聚热布或毛皮是用半卵状MGIN与类波状MGIN连接制成。用透 射低温热辐射的MGIN介质制造，能够从类锥状MGIN、半卵状MGIN采集热辐射，输送到类波 状MGIN波导下方，制成鞋袜衣帽、帐篷、房屋，在低温环境中有良好的聚热取暖御寒作用。平行-类锥状MGIN聚热自动波导是用平行MGIN介质与类锥状MGIN介质连接而 成。能够将类锥状MGIN介质收集的热辐射由平行MGIN平行透射。图17平行-圆弧状MGIN聚射自动波导，是用平行MGIN与圆弧状MGIN连接而成。 圆弧状MGIN聚焦绝大部分热辐射，沿着圆弧圆心的平行MGIN的法线，以很高的能流密度出 射。平行-圆弧状MGIN单面聚射自动波导，图20，是平行MGIN介质与圆弧状MGIN介 质连接，在正极安置全反射镜制成，由于不从圆弧圆心的平行MGIN法线出射的辐射，大多 被弯曲回到圆弧的圆心，因此，过圆弧圆心的平行MGIN法线出射的辐射能流密度较高，温
度较高。图23平行-圆弧状MGIN组合聚射自动波导器，是平行-圆弧状MGIN自动波导 与MGIN自动聚热线组合成波导器。由于有MGIN自动聚热线将远方的热辐射聚集输入，平 行-圆弧状MGIN自动波导可以聚集到较高能流密度的热辐射输出。无线输送或者通过波 导管、输能光纤输送辐射，可做烹调、驱动热机、发电及其它科技用途。图24MGIN远程聚射自动波导系统，是多个MGIN自动波导构件将热辐射远程聚集 到一个平行-圆弧状MGIN自动波导构件的远程聚射自动波导系统。由于远程接收辐射没 有受到负极面积限制，并且可以多次逐级增加辐射能流密度，使终端聚集到的辐射能流密 度非常大，若聚焦的光斑适当小，出射的光柱足够细，则光强度足够高，温度足够高。因为各 种波长的辐射都是从低折射率区弯向高折射率区，因此透射的各种波长的辐射全部从小孔 呈细光柱出射，发散角很小，使得光柱的能流密度更加大，可以轻易地超越激光能流密度。8、调制MGIN组合自动波导器的实施方式调制MGIN组合自动波导器是由透射自动波导、单面自动波导构件与可以调节、控 制辐射强度的波导构件组合的波导器。实施例子如图21平行-圆弧状MGIN调制聚射自动波导器，由平行MGIN介质2、圆弧状MGIN介质6、反射镜8与辐射源9构成。辐射源9的辐射强度可以调制，辐射源的辐射经反射镜 圆弧状MGIN介质聚集到平行MGIN介质平行出射。平行MGIN介质正极没有反射镜时，虽 然出射的辐射主要集中在圆弧状MGIN介质圆心的平行MGIN介质法线上，但是法线外依然 有能流密度逐渐减小的辐射，为了得到高密度的聚焦光斑，可以用镜面封闭平行MGIN的正 极，仅在圆弧状MGIN介质圆心的平行MGIN法线处留个适当的小孔，小孔外的辐射被反射回 到圆弧状MGIN，重新弯曲，直到能够从小孔出射，这样得到的辐射细柱，能量更集中，能流密 度更大，用于切割效果很好。假如辐射源9载有若干个线谱的信息，这个波导器则成了方向 性、保密性非常强的信息发射器。 图22平行-圆弧状MGIN组合调制加载波导器，由平行-圆弧状MGIN介质2、漏斗 形圆弧状MGIN介质6、盖形圆弧状MGIN介质6、全反射镜8、辐射源9组成的自动波导器。 漏斗形圆弧状MGIN介质将辐射输送到盖形圆弧状MGIN介质，由于辐射入射角较大，基本上 都在拐点距离内而拐弯回到正极，出射到介质2。盖形圆弧状MGIN介质也有自动波导，同样 投射到介质2，一起聚焦为线状的自动波导出射。在需要加强辐射或者加载辐射信息时，启 动辐射源的辐射，由反射镜、盖形圆弧状MGIN介质、介质2聚焦成细柱状出射。这种波导器 提示，可能在输能波导中加载信息波导。
权利要求
非对称渐变折射率自动波导构件，其特征在于主要由非对称渐变折射率介质构成，构件表面的辐射换热角系数没有互换性，敞开地置于单一热源中，构件表面的辐射换热不平衡，自动形成辐射换热的波导正负极，换热净辐射热流量呈正值的表面为正极，换热净辐射热流量呈负值的表面为负极，热量以波导的形式自动地从负极流向正极。
2.如权利要求1所述的非对称渐变折射率自动波导构件，其特征在于介质截面的折 射率分布为多层层叠的非对称渐变折射率透射介质。
3.如权利要求1所述的非对称渐变折射率自动波导构件，其特征在于介质截面的折 射率分布可以弯曲成多种形状的非对称渐变折射率的透射介质。
4.如权利要求1所述的非对称渐变折射率自动波导构件，其特征在于透射自动波导 构件的正极安置全反射面，正极移到负极的同一个表面，形成单面自动波导构件。
5.如权利要求1所述的非对称渐变折射率自动波导构件，其特征在于在透射自动波 导构件的负极外安置调制辐射源，调制辐射源与透射自动波导构件组成调制聚射自动波导 构件。
6.如权利要求2所述的非对称渐变折射率自动波导构件，其特征在于介质截面的折 射率分布为一种非对称渐变折射率形状的层叠透射介质。
7.如权利要求2所述的非对称渐变折射率自动波导构件，其特征在于介质截面的折 射率分布为多种(包括两种)形状的非对称渐变折射率层叠，组合成透射介质。
8.如权利要求4所述的非对称渐变折射率自动波导构件，其特征在于介质截面的折 射率分布为透射自动波导与单面自动波导相组合的构件。
9.如权利要求4所述的非对称渐变折射率自动波导构件，其特征在于调制辐射源向 单面自动波导辐射，调制辐射源与单面自动波导构件组成调制聚射单面自动波导构件。
10.如权利要求5所述的非对称渐变折射率自动波导构件，其特征在于若干个自动波 导向一个自动波导负极输送辐射，组成远程聚射自动波导系统。
全文摘要
非对称渐变折射率自动波导构件及其器件，是根据能量守恒定律、斯蒂芬-玻而兹曼定律及角系数f的概念，根据f没有互换性的波导换热规律，提高介质减少产生的自动波导结构。此结构敞开地放置单一热源中，表面辐射换热不平衡，形成自动波导正负极，整流交流量子，能够把低密度漫射聚集为高密度能流，能够从低温物体向高温物体传递热量，能够制作冰箱、冰屋、空调、温箱、温室、温衣、热管等，能够烹调、驱动热机、发电，还有如激光而胜似激光的性能，可以把非相干光源的自发辐射聚焦为一个很小的光斑，以细光柱输出，发散角很小，形成超越激光的光强，可以将载信息的辐射以细光柱传输、接收，可以远距离输送、接收高密度能流。
文档编号G02B6/10GK101846767SQ20101016510
公开日2010年9月29日 申请日期2010年5月7日 优先权日2010年5月7日
发明者黎耕 申请人:黎耕