CN104949013A - 大光斑直径高均匀度发散式太阳模拟器光学系统 - Google Patents

大光斑直径高均匀度发散式太阳模拟器光学系统 Download PDF

Info

Publication number
CN104949013A
CN104949013A CN201510412828.2A CN201510412828A CN104949013A CN 104949013 A CN104949013 A CN 104949013A CN 201510412828 A CN201510412828 A CN 201510412828A CN 104949013 A CN104949013 A CN 104949013A
Authority
CN
China
Prior art keywords
spot diameter
solar simulator
optical
optical system
large spot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510412828.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104949013B (zh
Inventor
刘石
孙高飞
张国玉
苏拾
王凌云
郑茹
陈启梦
王浩君
何洋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changchun University of Science and Technology
Original Assignee
Changchun University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changchun University of Science and Technology filed Critical Changchun University of Science and Technology
Priority to CN201510412828.2A priority Critical patent/CN104949013B/zh
Publication of CN104949013A publication Critical patent/CN104949013A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104949013B publication Critical patent/CN104949013B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S8/00—Lighting devices intended for fixed installation
    • F21S8/006—Solar simulators, e.g. for testing photovoltaic panels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V13/00—Producing particular characteristics or distribution of the light emitted by means of a combination of elements specified in two or more of main groups F21V1/00 - F21V11/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

本发明提供了一种大光斑直径高均匀度发散式太阳模拟器光学系统，该系统包括椭球聚光镜1、氙灯光源2、转向平面反射镜3、光学积分器4、光轴指示装置5和光学滤光片6。氙灯光源2位于椭球聚光镜1的第一焦点F1处，经过椭球聚光镜1汇聚在椭球聚光镜1的第二焦点F2处，第二焦点F2上依次放置光学积分器4和光学滤光片6。本发明可在10m的工作位置处，模拟光斑直径为1m且均匀度优于10%的太阳辐照，且具有光轴对准功能，对准精度优于2′。

Description

大光斑直径高均匀度发散式太阳模拟器光学系统
技术领域
本发明涉及航天器地面标定技术，尤其涉及一种大光斑直径高均匀度发散式太阳模拟器光学系统。
背景技术
太阳模拟器作为测试太阳光电池光伏输出特性的地面设备，能够模拟太阳的辐照特性，包括辐照度、光谱匹配度、光斑直径、光斑发散角和辐照均匀度。
根据光学结构的不同分为准直式太阳模拟器和发散式太阳模拟器。准直式太阳模拟器在光学系统中设计准直透镜，可模拟具有小准直角的高均匀度太阳辐射，但光束口径受准直透镜口径限制。发散式太阳模拟器光学系统中不必设计准直透镜，光束口径可以比较大，但辐照均匀度较低。现有技术中存在的技术缺陷，成为本领域技术人员急待解决的一个技术问题。
发明内容
本发明的技术目的是克服现有技术中，准直式太阳模拟器受到准直透镜口径限制无法提供大口径模拟光斑，发散式太阳模拟器可以提供大口径光斑但均匀度不高的技术问题，提供一种大光斑直径高均匀度发散式太阳模拟器光学系统，且具有光轴对准功能。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：
大光斑直径高均匀度发散式太阳模拟器光学系统，包括椭球聚光镜1、氙灯光源2、转向平面反射镜3、光学积分器4、光轴指示装置5和光学滤光片6；
所述椭球聚光镜1具有第一焦点F1和第二焦点F2，所述椭球聚光镜1的所述第一焦点F1上放置所述氙灯光源2，所述氙灯光源2发出的光束汇聚在所述椭球聚光镜1的所述第二焦点F2上，所述第二焦点F2上依次放置所述光学积分器4和所述光学滤光片6；
所述光学积分器4包括附加镜Ⅰ41、场镜42、投影镜43和附加镜Ⅱ44；
所述光轴指示装置5，包括激光指示器51和平面反射镜52；
本发明中，所述氙灯光源2位于所述椭球聚光镜1的所述第一焦点F1上，发出的光束汇聚到所述椭球聚光镜1的所述第二焦点F2上并形成小光斑，在所述椭球聚光镜1的所述第二焦点F2处放置所述光学积分器4实现光斑的均匀化，均匀化的光斑经过所述光学滤光片6后，在工作距离为10m处，形成光斑直径为1m的太阳辐照，且均匀度优于10%；
本发明中，所述大光斑直径高均匀度发散式太阳模拟器光学系统具有光轴指示功能，具体的，在所述光学积分器4和所述光学滤光片6之间，设计所述光轴指示装置5，工作时将所述光轴指示装置5的所述平面反射镜52置于光路，所述激光指示器51作为光轴基准经过所述平面反射镜52的反射后，应照射在待测件的中心，对准精度优于2′；
综上所述，本发明组成简单、结构紧凑，实现了大光斑直径高均匀度的太阳辐照模拟。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的大光斑直径高均匀度发散式太阳模拟器光学系统的结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的大光斑直径高均匀度发散式太阳模拟器光学系统中光学积分器4的结构示意图；
图3为本发明实施例二提供的大光斑直径高均匀度发散式太阳模拟器光学系统光轴指示功能的工作示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，在附图或说明书中，相似或相同的元件皆使用相同的附图标记。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的大光斑直径高均匀度发散式太阳模拟器光学系统结构示意图，主要由椭球聚光镜1、氙灯光源2、转向平面反射镜3、光学积分器4和光学滤光片6组成。
大光斑直径高均匀度发散式太阳模拟器光学系统工作时，将氙灯光源2置于椭球聚光镜1的第一焦点F1处，氙灯光源2发出的光束汇聚到椭球聚光镜1的第二焦点F2上并形成小光斑，在椭球聚光镜1的第二焦点F2处放置光学积分器4实现光斑的均匀化，均匀化的光斑经过光学滤光片6的滤光处理后，在工作距离为10m处，形成光斑直径为1m的太阳辐照，且均匀度优于10%。
图2为本发明实施例一提供的光斑直径高均匀度发散式太阳模拟器光学系统中，光学积分器4的结构示意图。光学积分器4由附加镜Ⅰ41、场镜42、投影镜43和附加镜Ⅱ44组成，图2为光学积分器4的组成示意图；优选的，光学积分器4的场镜42可以由19个复眼透镜组成，光学积分器4的投影镜43可以由19个复眼透镜组成，且场镜42和投影镜43的每个复眼透镜在工作时应一一对应。
实施例二
图3为本实施例二提供的大光斑直径高均匀度发散式太阳模拟器光学系统光轴指示功能工作示意图，主要由椭球聚光镜1、氙灯光源2、转向平面反射镜3、光学积分器4、光学滤光片6和光轴指示装置5组成。其中，光轴指示装置5包括激光指示器51和平面反射镜52。
大光斑直径高均匀度发散式太阳模拟器光学系统在工作前，需要光轴指示装置5将太阳模拟器光学系统的光轴与待测件的中心对准。具体的，将平面反射镜移入光路中，激光指示器51发出的激光经过平面反射镜52后应照射在待检件的中心，若不在待检件的中心，则调整待检件的位置直至激光照射至待检件的中心。光轴指示系统5的光轴对准精度优于2′。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.大光斑直径高均匀度发散式太阳模拟器光学系统，其特征在于，包括：
椭球聚光镜、氙灯光源、转向平面反射镜、光学积分器和光学滤光片；
所述椭球聚光镜具有第一焦点F1和第二焦点F2；
所述氙灯光源设置在所述椭球聚光镜的前面，位于所述椭球聚光镜的所述第一焦点F1处，经过所述椭球聚光镜的作用汇聚在所述椭球聚光镜的所述第二焦点F2处；
所述转向平面反射镜设置在所述氙灯光源的前面，用于折转光路，缩短轴向尺寸；
所述光学积分器设置在所述转向平面反射镜的前面，用于将所述氙灯光源形成的光斑均匀化处理；
所述光学滤光片设置在所述光学积分器的前面，用于将所述氙灯光源发出的光进行滤光处理。
2.根据权利要求1所述的大光斑直径高均匀度发散式太阳模拟器光学系统，其特征在于，还包括：
光轴指示装置，设置在所述光学积分器和所述光学滤光片之间，用于实现所述大光斑直径高均匀度发散式太阳模拟器光学系统与待检件中心的对准。
3.根据权利要求2所述的光轴指示装置，其特征在于，还包括：
激光指示器和平面反射镜。
CN201510412828.2A 2015-07-15 2015-07-15 大光斑直径高均匀度发散式太阳模拟器光学系统 Active CN104949013B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510412828.2A CN104949013B (zh) 2015-07-15 2015-07-15 大光斑直径高均匀度发散式太阳模拟器光学系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510412828.2A CN104949013B (zh) 2015-07-15 2015-07-15 大光斑直径高均匀度发散式太阳模拟器光学系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104949013A true CN104949013A (zh) 2015-09-30
CN104949013B CN104949013B (zh) 2017-05-31

Family

ID=54163908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510412828.2A Active CN104949013B (zh) 2015-07-15 2015-07-15 大光斑直径高均匀度发散式太阳模拟器光学系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104949013B (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105716629A (zh) * 2016-02-14 2016-06-29 长春理工大学 分体式高均匀度星模拟器照明系统
CN108167707A (zh) * 2018-02-05 2018-06-15 北京卫星环境工程研究所 大口径多通道积分器系统
CN108506893A (zh) * 2018-02-26 2018-09-07 长春理工大学 一种准直式太阳模拟器光学系统的装调方法
CN108508627A (zh) * 2018-02-26 2018-09-07 长春理工大学 一种发散式太阳模拟器光学系统的装调方法
CN109781249A (zh) * 2019-01-10 2019-05-21 长春理工大学 用于直接辐射表室内测试的装置及其光轴对准方法
CN109785720A (zh) * 2019-01-10 2019-05-21 长春理工大学 一种多光源混合的太阳模拟装置
CN109869695A (zh) * 2019-03-28 2019-06-11 北京环境特性研究所 一种太阳光谱模拟照射装置
CN111309054A (zh) * 2020-03-05 2020-06-19 北京环境特性研究所 一种发散角可调的太阳模拟器及其设计方法
CN111724668A (zh) * 2020-07-24 2020-09-29 长春理工大学 一种多光源混合太阳模拟装置的光轴对准方法与装置
CN113568166A (zh) * 2021-08-12 2021-10-29 长春理工大学 一种变曲率光学积分器的设计方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101907773A (zh) * 2010-07-13 2010-12-08 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种带自准直瞄准系统的高准直太阳模拟器光学系统
CN102588892A (zh) * 2011-12-29 2012-07-18 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 太阳模拟器光学系统
CN202614505U (zh) * 2012-03-01 2012-12-19 北京京仪博电光学技术有限责任公司 一种太阳模拟器滤光片
CN204188881U (zh) * 2014-09-30 2015-03-04 北京环境特性研究所 太阳模拟器
CN104460006A (zh) * 2014-12-26 2015-03-25 长春理工大学 多功能太阳光模拟装置
CN204829505U (zh) * 2015-07-15 2015-12-02 长春理工大学 大光斑直径高均匀度发散式太阳模拟器光学系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101907773A (zh) * 2010-07-13 2010-12-08 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种带自准直瞄准系统的高准直太阳模拟器光学系统
CN102588892A (zh) * 2011-12-29 2012-07-18 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 太阳模拟器光学系统
CN202614505U (zh) * 2012-03-01 2012-12-19 北京京仪博电光学技术有限责任公司 一种太阳模拟器滤光片
CN204188881U (zh) * 2014-09-30 2015-03-04 北京环境特性研究所 太阳模拟器
CN104460006A (zh) * 2014-12-26 2015-03-25 长春理工大学 多功能太阳光模拟装置
CN204829505U (zh) * 2015-07-15 2015-12-02 长春理工大学 大光斑直径高均匀度发散式太阳模拟器光学系统

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105716629B (zh) * 2016-02-14 2018-06-01 长春理工大学 分体式高均匀度星模拟器照明系统
CN105716629A (zh) * 2016-02-14 2016-06-29 长春理工大学 分体式高均匀度星模拟器照明系统
CN108167707A (zh) * 2018-02-05 2018-06-15 北京卫星环境工程研究所 大口径多通道积分器系统
CN108506893B (zh) * 2018-02-26 2020-06-19 长春理工大学 一种准直式太阳模拟器光学系统的装调方法
CN108506893A (zh) * 2018-02-26 2018-09-07 长春理工大学 一种准直式太阳模拟器光学系统的装调方法
CN108508627A (zh) * 2018-02-26 2018-09-07 长春理工大学 一种发散式太阳模拟器光学系统的装调方法
CN108508627B (zh) * 2018-02-26 2020-11-10 长春理工大学 一种发散式太阳模拟器光学系统的装调方法
CN109785720A (zh) * 2019-01-10 2019-05-21 长春理工大学 一种多光源混合的太阳模拟装置
CN109781249A (zh) * 2019-01-10 2019-05-21 长春理工大学 用于直接辐射表室内测试的装置及其光轴对准方法
CN109781249B (zh) * 2019-01-10 2021-07-13 长春理工大学 用于直接辐射表室内测试的装置及其光轴对准方法
CN109869695A (zh) * 2019-03-28 2019-06-11 北京环境特性研究所 一种太阳光谱模拟照射装置
CN111309054A (zh) * 2020-03-05 2020-06-19 北京环境特性研究所 一种发散角可调的太阳模拟器及其设计方法
CN111309054B (zh) * 2020-03-05 2023-09-22 北京环境特性研究所 一种发散角可调的太阳模拟器及其设计方法
CN111724668A (zh) * 2020-07-24 2020-09-29 长春理工大学 一种多光源混合太阳模拟装置的光轴对准方法与装置
CN113568166A (zh) * 2021-08-12 2021-10-29 长春理工大学 一种变曲率光学积分器的设计方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104949013B (zh) 2017-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104949013A (zh) 大光斑直径高均匀度发散式太阳模拟器光学系统
JP2019511819A5 (zh)
CN105737029B (zh) 一种太阳模拟器
CN204028412U (zh) 双波长半导体激光光束耦合结构
CN204829505U (zh) 大光斑直径高均匀度发散式太阳模拟器光学系统
CN108506893B (zh) 一种准直式太阳模拟器光学系统的装调方法
CN102943995A (zh) 一种辐照面大小与准直角度可变的太阳模拟器光学器件
CN104460006A (zh) 多功能太阳光模拟装置
CN103759222B (zh) 采用微透镜阵列作为扩束元件的四个干扰光路红外干扰模拟系统
WO2015051587A1 (zh) 极紫外光刻机中匹配多个物镜的照明系统调整与设计方法
CN103562774B (zh) 用于扩宽激光射束的装置和方法
CN103912844B (zh) Led均匀准直的光学系统
CN105866970A (zh) 可矫正色差的反射式定容燃烧弹高速摄像纹影系统
CN105805609B (zh) 一种led光源照明系统
CN103885186B (zh) 一种基于棱镜对和柱面镜的消像散光束整形系统
CN100403094C (zh) 紫外固化照射装置
US3200253A (en) System for obtaining parallel radiant energy rays of uniform illumination and uniform energy distribution
CN103105737B (zh) 使用拼接的多光源的光刻装置
CN105301781B (zh) 可消除零极点的光学系统及其光场发散角调节方法
CN114280771B (zh) 用于光纤激光器的激光光斑匀化系统搭建方法及该系统
CN107450274A (zh) 照明光学系统及采用该照明光学系统的光刻设备
CN205353467U (zh) 基于复眼透镜的激光显示匀场整形装置
CN109781249B (zh) 用于直接辐射表室内测试的装置及其光轴对准方法
CN103901623A (zh) 一种用于折反射式投影物镜的热效应控制装置
Liu et al. Design of an optical system for a solar simulator with high collimation degree and high irradiance

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant