太阳模拟器宽范围辐照连续可调节系统设计

作者：明杉炽; 孙高飞^*; 张国玉; 刘石; 徐达; 杨松洲; 苏拾; **; 张燃

来源：光学学报, 2021, 41(16): 176-184.

• 光学设计
• 照明设计
• 太阳模拟器
• 辐照度
• 连续可调
• 不均匀度

现有太阳模拟器在辐照度调节时存在调节范围窄、数值不连续等缺陷,这会严重影响辐照不稳定度和光谱匹配度。针对这个问题,提出基于环带聚光与对称匀光理论的太阳辐照调制方法。首先,研究椭球聚光镜配光所形成的辐照面的能量分布;接着,研究光学积分器的匀光机理,提出基于通孔的能量调制方法,结合辐照度分布函数获得均匀的辐照度分布;最后,设计辐照调节系统,通过改变辐照调节板开孔尺寸实现辐照度的连续调节,利用Lighttools软件进行辐照度仿真。仿真结果表明:太阳模拟器的辐照度在490.38～1473.78 W/m2范围内连续可调,且椭球聚光镜的斜率误差为σ=2 mrad时,不同辐照度下的不均匀度均优于1.76%(达到太阳模拟器校准规范的A级要求),实现了太阳模拟器辐照度的宽范围调节,且辐照度调节不会改变辐照不稳定度和光谱匹配度。

• 单位
  长春理工大学; 长春工程学院