光学积分器对辐照均匀性影响的仿真分析.pdf

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1、第39卷第6期光学技术VoL39No．62013年11月OPTICALTECHNIQUENOV．2013文章编号：1002—1582(2013)06—0499—06光学积分器对辐照均匀性影响的仿真分析王国名，张国玉，刘石(1．长春理工大学光电工程学院，吉林长春130022)(2．吉林光电测控仪器工程技术研究中心，吉林长春130022)摘要：针对太阳模拟器设计和装调过程中光学积分器对辐照均匀性产生影响的问题，在详细阐述光学积分器工作原理的基础上，通过光学软件Zemax建立光学积分器成像模型，利用模型具体分析和研究了积分器两透镜组对应元素透镜间的光轴一致性误差

2、对辐照均匀性的影响，并提出了消除光轴一致性误差的方法。通过实验验证了该方法的可行性与正确性。关键词：光学积分器；辐照均匀性；光轴一致性；仿真中图分类号：0439文献标识码：ASimulationanalysisofopticalintegratoronirradiationuniformityWANGGuoming，ZHANGGuoyu，LIUShi'(1．InstituteofPhotoelectricEngineering，ChangchunUniversityofScienceandTechnology，Changchun130022，Jilin，C

3、hina)(2．JilinEngineeringResearchCenterofPhotoelectricMeasurementandControlInstruments，Changchun130022，Jilin，China)Abstract：Focusedontheeffectofirradiationuniformitybasedontheopticalintegratorinthedesignandalignmentprocessofsolarsimulator，theworkingprincipleoftheopticalintegratoris

4、firstelaborated；then，theopticalintegratorimagingmodelisestablishedbytheopticalsoftwareZemax；theirradiationuniformitydiversificationcausedbyopticalaxisconsistencybetweentWOlensgroupofopticalintegratorisanalyzed；themethodtoeliminateopticalconsistencyerrorisproposed；finally，feasibili

5、tyandcorrectnessofthismethodareverifiedbyaexperiment．Keywords：opticalintegrator；irradiationuniformity；opticalaxisconsistency；simulation照面的均匀性产生影响，所以研究积分器光轴一致0引言性误差对辐照均匀性的影响，对太阳模拟器的设计光学积分器是传统太阳模拟器光学系统中常用和装调都具有重要的意义。的匀光器件_1]，其设计的是否合理和装调的是否正1光学积分器的组成及原理确将对太阳模拟器工作面处的辐照均匀性产生严重的影响。在实际加工

6、和装调过程中，不可避免地会光学积分器的结构主要是由两个对称的平面复引入各种误差，导致场镜组和投影镜组对应的元素眼透镜阵列和两个附加透镜组成，其前排透镜组为透镜间的光轴一致性产生误差，这些误差都会对辐场镜组，后排透镜组为投影镜组。附加镜与两透镜*收稿日期：2013—05—23E-mail：wgm0919@163．tom基金项目：吉林省科技发展计划(KYC-JC-XM-2011—077)资助课题作者简介：王国名(1986)，男，硕士，主要从事航天器地面标定与检测等方面的研究。499第6期光学技术第39卷六边形偏转角小，导致内部能量较大，外圈能量较为00品两H矗

7、8ul分散。在实际的太阳模拟器光路中，这种成像叠加的不完善直接体现为能量分布的不均匀，即中心辐照度较高，从中心往边缘辐照度变得越来越低，且越离开中心辐照度降低越明显。2．5附加镜的光轴偏差对光学均匀性的影响图6投影镜组绕z轴转图7投影镜组绕轴从前述的积分器成像关系角度来看，前附加镜一定角度后的像面效果转动5。时的仿真结果主要是在光学积分器第一个成像关系中起作用，即轴偏差，并且越往外圈光轴偏差越大，导致不同圈数前附加镜的作用是将聚光镜出瞳成像于无穷远处。的元素透镜的叠加像也发生偏转，即各个叠加像不此过程主要针对的是光学积分器的能量传递，所以再完善的重叠，而是

8、分散出多个成不同角度的六边此时前附加镜只对能量产生影响，对均匀性的