[发明专利]一种空间结构式太阳模拟器的光路结构

权利要求书

1.一种空间结构式太阳模拟器的光路结构，其特征在于：包括氙灯(1)、椭球聚光镜(2)、第一平面反射镜(3)、空间折转镜(4)、光学积分器场镜(5)、光学积分器投影镜组(6)、光学滤光片(7)、第二平面反射镜(8)和离轴抛物面反射镜(9)；氙灯(1)、椭球聚光镜(2)、第一平面反射镜(3)和空间折转镜(4)位于同一竖直平面，光学积分器场镜(5)、光学积分器投影镜组(6)、光学滤光片(7)、第二平面反射镜(8)和离轴抛物面反射镜(9)位于同一水平面；氙灯(1)位于椭球聚光镜(2)的第一焦点处，椭球聚光镜(2)的光轴竖直向上；第一平面反射镜(3)位于椭球聚光镜(2)的第二焦点与氙灯(1)之间，且第一平面反射镜(3)与椭球聚光镜(2)的光轴成锐角，所述锐角角度大于45°；空间折转镜(4)位于第一平面反射镜(3)和光学积分器场镜(5)之间，使光线发生空间折转；共光轴依次设置光学积分器场镜(5)、光学积分器投影镜组(6)、光学滤光片(7)和第二平面反射镜(8)，光学积分器场镜(5)位于椭球聚光镜(2)的第二焦点处，离轴抛物面反射镜(9)位于第二平面反射镜(8)的反射光路上，且光学积分器投影镜组(6)位于离轴抛物反射镜(9)的前焦面处；

氙灯(1)发出的光线经椭球面聚光镜(2)汇聚反射后向上传播到达第一平面反射镜(3)，并经第一平面反射镜(3)折转后射入空间折转镜(4)，然后经空间折转镜(4)反射到光学积分器场镜(5)上，经过光学积分器场镜(5)和光学积分器投影镜组(6)的作用后变为均匀光束；光学积分器投影镜组(6)出射的光束通过光学滤光片(7)，氙灯光谱得到修正，保证出射光束的光谱接近太阳光谱入射至第二平面反射镜(8)；经第二平面反射镜(8)反射折转到达离轴抛物面反射镜(9)上，最终在离轴抛物面反射镜(9)的作用下，光束沿水平方向准直出射。

2.根据权利要求1所述的空间结构式太阳模拟器的光路结构，其特征在于，上述各光学器件空间位置满足以下关系：

所述出射光束中心到原点的竖直距离为D；

所述椭球聚光镜(2)的第一焦点到原点竖直距离为d；

所述第一平面反射镜(3)到原点的竖直距离为H；

所述椭球聚光镜(2)两焦点间距为ΔF1F2；

所述空间折转镜(4)到椭球聚光镜(2)的第二焦点处的距离为S；

第一平面反射镜(3)与竖直方向的夹角为

所述离轴抛物面(9)的焦距为f；

所述第二平面反射镜(8)的中心到离轴抛物面反射镜(9)中心的距离为L；

所述第二平面反射镜(8)中心到离轴抛物面反射镜(9)焦点的距离为f-L；

所述离轴抛物面反射镜(9)的离轴角为θ₀，0<θ₀<90°；

第二平面反射镜(8)与xoy平面的夹角为

根据勾股定理可得：

所述空间折转镜(4)中心到椭球聚光镜(2)第一焦点的水平距离为T，

被第一平面反射镜(3)反射后的光线与水平面夹角为θ₁，

其中，以地面所在平面上一点为原点，y轴沿竖直方向，z轴沿光束出射方向，根据右手定则，确定x轴方向，设定坐标系为右手xyz坐标系，yoz平面为竖直平面，xoz平面为水平面，y轴方向为竖直方向，z轴方向为水平方向。