高能量利用率太阳辐射模拟光学系统设计

• 作者: 孟凡琳 苏拾 张国玉 张健 刘石 孙高飞 彭浩文
• 来源期刊: 光子学报
• 学科: 物理学
• 关键词: 太阳辐射模拟 高能量利用率 大面积 组合聚光系统 边缘消杂光法
• 年，卷（期）: 2021,（12）
• 所属期刊栏目: 光学设计与制造|Optical Design and Fabrication
• 页码范围: 130-139
• 页数: 10页
• 分类号: O436
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/gzxb20215012.1222003

摘要

针对以往大型太阳模拟器结构复杂、能量利用率低、均匀性较差等的不足,提出了高能量利用率太阳辐射模拟光学系统设计方法.基于真实氙灯光源的发光特性设计椭球聚光镜,通过添加球面反光镜,利用组合聚光系统提高能量利用率,依据光瞳匹配原则设计光学积分器,利用边缘消杂光法提高辐照均匀性.仿真分析可知:组合聚光系统比单个椭球聚光镜能量利用率提高21.2％,利用边缘消杂光法比边缘补偿法辐照均匀性提高4％.实验结果表明:工作距离20 m,辐照面直径Φ2 m时,最大辐照度为1363.1 W·m?2,辐照不均匀度为±4.5％,实现大面积、高能量利用率的太阳光辐射模拟,为航天领域太阳敏感器地面半物理仿真与测试提供有效手段.