提高太阳能在我国能源结构中的使用比例和能源利用效率是实现双碳目标的重要技术手段。光纤传输太阳能系统为太阳能发展提供了新的技术路线,是一种极具前景的技术途径。光纤是一种高效传能介质,利用光纤的低损耗特性,可实现光线的远距离传输。将太阳能耦合进入光纤,实现空间光的自由传输,可将太阳光引入室内等阳光无法直接照射的地方。通过光纤传输太阳能作为一项新兴太阳能利用技术已经广泛应用于光伏、光热、采光照明等领域。目前太阳能光纤照明已经取得初步进展,但是光纤耦合效率低、宽光谱的传输效率低问题制约着太阳能光纤传能技术的发展。使用平凸透镜作为二级聚光装置,可减小太阳光聚焦光斑的尺寸。同时利用分光片将太阳光全光谱分成窄段光谱。本研究提出菲涅尔聚光器与平凸透镜两级聚光太阳能光纤耦合传能系统,在该系统中通过分光的方式选择性输入太阳光谱可有效提升耦合效率,提高系统的传能效果。本文的主要研究内容包括:（1）分析了菲涅尔聚光器的能量损耗特性,对菲涅尔聚光器和两级聚光系统的聚光光斑和光斑能量分布特性进行分析。研究了光纤的三种耦合损耗对耦合效率造成的影响,建立耦合色差损耗模型。对影响光纤的传输损耗进行分析。结果表明两级聚光后的光斑尺寸随着波长的增大,光斑尺寸减小。通过色差模型可知,当入射光谱确定时,随着光纤位置的移动聚光光斑尺寸存在最小值,此时光纤耦合效率最大,即不同光谱的最佳耦合距离不同,波长越大,最佳耦合距离越大。（2）菲涅尔聚光系统和光纤耦合传能实验与分析。搭建了菲涅尔聚光器的实验台,测量了聚光光斑的尺寸、能量分布特性和温度分布特性。通过实验测量了不同位置处的菲涅尔透镜聚光光斑的光斑大小,实测菲涅尔聚光器的聚光比为900。实验测量光斑能量密度分布特性符合高斯分布,聚光中心的能量最高,以光轴为中心向四周急剧降低,与模拟结果相符。（3）搭建了激光光纤耦合传能实验台,测试了不同光谱下的光纤耦合传输特性和光纤纤芯直径对耦合效率的影响。实验结果表明不同光谱通过同一耦合透镜时的焦距不同,532nm的绿光激光器最高耦合传输效率为82.16%,耦合距离为15mm,660nm的红光激光器最高耦合传输效率为80.556%,耦合距离为16mm,长光谱的最佳耦合距离大于短光谱的最佳耦合距离。并且通过增加光纤的纤芯直径可有效提升光纤的耦合传输效率,当光纤纤芯从0.5mm提升到1.5mm时,光纤的耦合传输效率从28.947%提升至82.164%。（4）通过在Tracepro中建立菲涅尔透镜和光纤传能系统的模型,经过模拟计算得出菲涅尔透镜聚光光斑在不同位置处的的能量密度分布特性和光斑尺寸。通过实验结果和仿真结果对比验证仿真模型,结果显示聚光光斑的能量分布特性和光斑尺寸与实验结果相符合。（5）模拟了不同光谱的耦合传输特性和光线偏斜入射对耦合效率的影响,同时验证了最佳光纤耦合距离与光谱之间的关系。模拟结果表明随着光线相对于光轴偏斜角度的增大,光纤耦合效率逐渐下降,当偏斜角度大于1度时耦合效率趋近于零。并且宽光谱太阳光通过耦合透镜时会产生色差导致不同光谱的最佳耦合距离不同:红外光谱的最佳耦合距离最大,全光谱的最佳耦合距离次之,可见光光谱的最佳耦合距离最小。（6）在Trace Pro建立菲涅尔聚光器、平凸透镜和光纤的两级聚光光纤耦合传能系统,研究了两级聚光耦合对耦合效率和传输效率的影响,对比直接耦合的结果。模拟结果表明当不同光谱太阳光经菲涅耳透镜聚焦后,两级聚光系统的耦合效率高于直接耦合的效率。红外光谱采用添加平凸透镜耦合光纤的方式比菲涅尔透镜聚光直接耦合光纤的方式最高提升了57.4%的耦合效率。并且不同光谱的耦合传输效率不同,可见光光谱最大,全光谱次之,红外光谱最小。当采用直接耦合的方式时,可见光光谱、红外光光谱和全光谱的耦合传输效率分别为18.839%、14.909%和16.358%,当采用两级聚光光纤耦合的方式时可见光光谱、红外光光谱和全光谱的耦合传输效率分别为52.627%、43.480%、47.581%,可见光光谱采用两级聚光的方式最高提升了33.788%的耦合传输效率。