CN110686772B - 一种基于激光的太阳辐照度模拟光源 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的基于激光的太阳辐照度模拟光源，激光器出射的激光光束依次经所述衰减器、起偏器、空间滤波器及功率稳定器后进入半透半反镜，经所述半透半反镜反射的激光光束形成监测光路，所述监测光路进入所述积分球后，被所述硅光电池转换为电信号，经所述半透半反镜透射的激光光束形成主光路，所述主光路经所述二维快速转向反射镜后以预设的路径扫描二维空间平面并扩展为平面光束，所述平面光束经所述准直器后调整为平行光束，所述平行光束扫描区域覆盖太阳绝对辐射计的主光阑，从而建立面向实验室应用的基于激光的太阳辐照度模拟光源，具有高功率稳定度和高空间均匀性，打破传统外场定标方法束缚，为研制高精度辐照度定标装置提供技术储备。
Description
技术领域
本发明涉及辐射计量技术领域，特别涉及一种基于激光的太阳辐照度模拟光源。
背景技术
辐照度定标是太阳绝对辐射计研制过程中的重要环节。为统一世界辐射标度，上世纪七十年代末世界辐射中心在瑞士达沃斯采用九种类型十五台绝对辐射计作为世界标准组(WSG)，将加权平均测量结果作为世界辐射基准(WRR)。受功率量级、空间均匀性、稳定性等限制，目前通常采用地基太阳辐射作为辐照度定标光源，并通过外场比对的方法实现辐射校正。世界辐射中心每五年举办一次国际日射强度比对(IPC)，世界各国的太阳绝对辐射计在外场与WSG同步观测地基太阳辐射，将WRR基准传递至世界各国的辐射计。
受辐照度定标光源限制，外场比对只能在晴朗无云的天气下进行，且由于地基太阳辐射易受云层、水汽、沙尘等大气条件影响，光源稳定度下降，降低定标精度。其次，地基太阳辐射光源难以实现实验室应用，外场比对环境与在轨运行环境存在差异，引入了真空-空气不等效误差。
发明内容
有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种不仅可以提高光源稳定度且可以解决外场定标困难的基于激光的太阳辐照度模拟光源。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种基于激光的太阳辐照度模拟光源，包括：激光器、沿所述激光器光束传播方向依次设置的衰减器、起偏器、空间滤波器、功率稳定器及半透半反镜、积分球、硅光电池、二维快速转向反射镜以及准直器，所述激光器出射的激光光束依次经所述衰减器、所述起偏器、所述空间滤波器及所述功率稳定器后进入所述半透半反镜，经所述半透半反镜反射的激光光束形成监测光路，所述监测光路进入所述积分球后，被所述硅光电池转换为电信号，经所述半透半反镜透射的激光光束形成主光路，所述主光路经所述二维快速转向反射镜后以预设的路径扫描二维空间平面并扩展为平面光束，所述平面光束经所述准直器后调整为平行光束，所述平行光束扫描区域覆盖太阳绝对辐射计的主光阑，所述二维快速转向反射镜包括第一电机、连接所述第一电机的第一传动装置、连接所述第一传动装置的第一快速转向反射镜、第二电机、连接所述第二电机的第二传动装置、连接所述第二传动装置的第二快速转向反射镜，所述主光路经所述第一快速转向反射镜进入所述第二快速转向反射镜后并以预设的路径扫描二维空间平面并扩展为平面光束。
在一些较佳的实施例中，所述准直器包括第一透镜及第二透镜，所述平面光束经所述第一透镜及第二透镜出射的光束调整为平行光束，所述平行光束扫描区域覆盖太阳绝对辐射计的主光阑。
本发明采用上述技术方案的优点是：
本发明提供的基于激光的太阳辐照度模拟光源，所述激光器出射的激光光束依次经所述衰减器、所述起偏器、所述空间滤波器及所述功率稳定器后进入所述半透半反镜，经所述半透半反镜反射的激光光束形成监测光路，所述监测光路进入所述积分球后，被所述硅光电池转换为电信号，经所述半透半反镜透射的激光光束形成主光路，所述主光路经所述二维快速转向反射镜后以预设的路径扫描二维空间平面并扩展为平面光束，所述平面光束经所述准直器后调整为平行光束，所述平行光束扫描区域覆盖太阳绝对辐射计的主光阑，从而建立面向实验室应用的基于激光的太阳辐照度模拟光源，具有高功率稳定度和高空间均匀性，打破传统外场定标方法束缚，为研制高精度辐照度定标装置提供技术储备。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明提供的基于激光的太阳辐照度模拟光源的结构示意图。
图2为本发明提供的二维快速转向反射镜的结构示意图。
图3为本发明提供的准直器的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，为本发明提供的一种基于激光的太阳辐照度模拟光源的结构示意图，包括：激光器110、沿所述激光器110光束传播方向依次设置的衰减器120、起偏器130、空间滤波器140、功率稳定器150及半透半反镜160、积分球170、硅光电池180、二维快速转向反射镜190以及准直器210。
上述基于激光的太阳辐照度模拟光源的工作方式如下：
所述激光器110出射的激光光束依次经所述衰减器120、所述起偏器130、所述空间滤波器140及所述功率稳定器150后进入所述半透半反镜160，经所述半透半反镜160反射的激光光束形成监测光路，所述监测光路进入所述积分球170后，被所述硅光电池180转换为电信号，经所述半透半反镜160透射的激光光束形成主光路，所述主光路经所述二维快速转向反射镜190后以预设的路径扫描二维空间平面并扩展为平面光束，所述平面光束经所述准直器210后调整为平行光束，所述平行光束扫描区域覆盖太阳绝对辐射计的主光阑。
请参阅图2，为本发明提供的二维快速转向反射镜190的结构示意图，包括包括第一电机191、连接所述第一电机191的第一传动装置192、连接所述第一传动装置192的第一快速转向反射镜193、第二电机194、连接所述第二电机194的第二传动装置195、连接所述第二传动装置195的第二快速转向反射镜196，所述主光路经所述第一快速转向反射镜193进入所述第二快速转向反射镜196后并以预设的路径扫描二维空间平面并扩展为平面光束。
可以理解，本发明提供的二维快速转向反射镜190，在第一/二电机和第一/二传动装置驱动下，第一快速转向反射镜193和所述第二快速转向反射镜196可分别在相互垂直的两个方向进行一维运动，使激光以预设的路径扫描二维空间平面，将入射激光扩展为光束。
请参阅图3，为本发明提供的准直器的结构示意图，所述准直器210包括第一透镜211及第二透镜212，所述平面光束经所述第一透镜211及第二透镜212出射的光束调整为平行光束，所述平行光束扫描区域覆盖太阳绝对辐射计的主光阑。
可以理解，准直器由两块透镜组成，通过光学设计软件设计透镜焦距，将二维快速转向镜出射的光束调整为平行光束，扫描区域覆盖太阳绝对辐射计的主光阑。
本发明提供的基于激光的太阳辐照度模拟光源，能够建立面向实验室应用的基于激光的太阳辐照度模拟光源，具有高功率稳定度和高空间均匀性，打破传统外场定标方法束缚，为研制高精度辐照度定标装置提供技术储备。
当然本发明的基于激光的太阳辐照度模拟光源还可具有多种变换及改型，并不局限于上述实施方式的具体结构。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。
Claims (2)
1.一种基于激光的太阳辐照度模拟光源，其特征在于，包括：激光器、沿所述激光器光束传播方向依次设置的衰减器、起偏器、空间滤波器、功率稳定器及半透半反镜、积分球、硅光电池、二维快速转向反射镜以及准直器，所述激光器出射的激光光束依次经所述衰减器、所述起偏器、所述空间滤波器及所述功率稳定器后进入所述半透半反镜，经所述半透半反镜反射的激光光束形成监测光路，所述监测光路进入所述积分球后，被所述硅光电池转换为电信号，经所述半透半反镜透射的激光光束形成主光路，所述主光路经所述二维快速转向反射镜后以预设的路径扫描二维空间平面并扩展为平面光束，所述平面光束经所述准直器后调整为平行光束，所述平行光束扫描区域覆盖太阳绝对辐射计的主光阑，所述二维快速转向反射镜包括第一电机、连接所述第一电机的第一传动装置、连接所述第一传动装置的第一快速转向反射镜、第二电机、连接所述第二电机的第二传动装置、连接所述第二传动装置的第二快速转向反射镜，所述主光路经所述第一快速转向反射镜进入所述第二快速转向反射镜后并以预设的路径扫描二维空间平面并扩展为平面光束。
2.如权利要求1所述的一种基于激光的太阳辐照度模拟光源，其特征在于，所述准直器包括第一透镜及第二透镜，所述平面光束经所述第一透镜及第二透镜出射的光束调整为平行光束，所述平行光束扫描区域覆盖太阳绝对辐射计的主光阑。
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