太陽模擬器中正方形光學積分器的設計與分析

李光云，張國玉，2，付 明，王鵬偉，豆寶峰，宋文武

（1.長春理工大學光電工程學院，吉林 長春130022；2.吉林省光電測控儀器工程技術研究中心，吉林 長春130022；3.白城兵器試驗中心，吉林 白城137001；4.國營第5308廠，江蘇 揚州225009）

引言

太陽模擬器是一種在實驗室中模擬太陽光輻照特性的試驗與測試設備，可以在地面提供與真實太陽相似的光譜分布和穩定均勻且連續可控的輻照強度。可在空間技術、遙感技術、氣象監測、生物育種和太陽能產業等領域應用。太陽模擬器主要是由氙燈、橢球面聚光鏡、光學積分器（場鏡和投影鏡）、準直物鏡等組成。采用具有軸對稱性且接近太陽光譜的氙燈作為光源，位于橢球面聚光鏡第一焦點處的光源發出的光束會聚后反射通過光學積分器、視場光闌和準直物鏡后以平行光射出，形成一個輻照均勻分布的輻照面，從而模擬了來自“無窮遠”處的太陽［1-2］。

隨著技術的發展和應用領域越來越廣泛，對于高質量高精度的太陽模擬器的研究更加迫切，輻照均勻性是衡量太陽模擬器的一個重要指標，光學積分器是實現其高指標輻照均勻性的關鍵部件，所以研究高質量的光學積分器具有很大的應用價值。本文根據正方形光學積分器的組成和工作原理，對正方形光學積分器的設計原理進行了研究，通過模擬仿真驗證了設計的合理性。

1 光學積分器系統

光學積分器是滿足太陽模擬器輻照均勻性要求的關鍵部件，它是由前后兩組對稱排列的透鏡陣列組成，如圖1所示。……