太阳模拟器光学系统设计

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1、摘要太阳模拟器作为太阳敏感器地面模拟试验、标定与性能测试的重要设备，在地面上模拟太阳光的辐照度、光谱分布、准直性等光学特性，主要用来进行宇航飞行器或部件的太阳辐照模拟实验。太阳模拟器作为实验室内可以控制的光源受到了人们的欢迎。本文设计的太阳模拟器光学系统是由光源、聚光镜、光学积分器、光阑、准直物镜等五部分组成。系统选用短弧氙灯作为太阳模拟器的光源，可提供具有接近于真实太阳的光谱分布；椭球面聚光镜能够充分会聚氤弧发出的辐射通量；为了提高系统辐照均匀性，系统采用了对称式光学积分器；而由正负透镜组成的准直物镜可以模拟“无穷远’’处的太阳和

2、保证辐照面上的光束准直性。本文论述了太阳模拟器的工作原理、总体布局及结构组成，重点对太阳模拟器的光学系统进行了深入研究，提出了一种同轴透射式准直光学系统的设计方案，详细分析了各个部分的作用和设计准则。同时对太阳模拟器的光学系统进行了优化设计，并对影响光学系统性能的各个因素进行了分析。通过实验和理论分析验证，得出系统的各项指标均己达到了设计要求，证明了所设计的太阳模拟器光学系统的正确性。关键词：太阳模拟器光学系统设计聚光镜光学积分器准直物镜ABSTRACTThesolarsimulatoristheimportantequipment

3、forthesolarsensor’sground-basedsimulativeexperiment、demarcationandcapabilitytest．Simulatetheirradiance、spectraldistributionandcollimatingofthesolarsimulationonthewoundareusedforthesimulativetestofsolarradiationonthespaceaircraft．Solarsimulatorhasbeenpopularwithpeopleas

4、thecontrollablesourceinlaboratory．Inthispaper,theopticalsystemconsistsofsource，condenserlens，opticalintegrator，apertureandcollimatinglens．Weuseshort-alexenonlampaslightsourceofsolarsimulatorinthesystem,whichprovidesaspectraldistributionclosetotherealsun．Theellipsoidcon

5、denserlenscanfullyconvergedradiationfluxofxenonarc．Toenhancetheilluminationuniformityofthesystem，weuseasymmetricalopticalintegrator．CollimatinglensformedbypositiveandnegativelenscansimulatetheSunandtoensurethecollimationofradiationbeam．硒epaperdiscussedtheoperatingprinc

6、iple、theoverallstructureandthecompositionofthesolarsimulator．Itemphasizedonthestudyoftheopticalsystemofthesolarsimulator，andintroducedadesignwhichadoptcoaxialtransmission—typeopticalconfiguration．Wemadeadetailedontheroleandthedesigncriteriaofthevariousparts．Meanwhile，w

7、ehavemadetheoptimizationdesignaimingattheopticalsystemofthesolarsimulator，andanalyzedeveryfactorwhichaffectedthecapabilityoftheopticalsystem．Thetechnicalrequirementsisachievedtotallythroughtheanalysisofthetheoryandtheexperimentofthesystemhavebeenachievedtheanalysisofth

8、etheoryandtheexperiment．Itdemonstratedt11atthedesign’ofsystemsiScorrect．Keywords：solarsimulatoropticaldesigncondenser