[发明专利]一种空间结构式太阳模拟器的光路结构

说明书

本发明公开了一种空间结构式太阳模拟器的光路结构，包括氙灯、椭球聚光镜、第一平面反射镜、空间折转镜、光学积分器场镜、光学积分器投影镜组、光学滤光片、第二平面反射镜、离轴抛物面反射镜。氙灯位于椭球聚光镜的第一焦点处；光学积分器场镜位于椭球聚光镜的第二焦点处，光学积分器投影镜组位于准直镜前焦面处；离轴抛物镜为系统准直镜。本发明的优点在于利用两块平面反射镜和一块空间折转镜，将传统的平面光路结构转化为空间结构，可有效折叠光路，压缩光路尺寸；此外将离轴抛物面反射镜从氙灯所在平面偏离出来，避免其他光学原件阻挡出射光，辐照中心高度有更大的调节范围。

技术领域

本发明属于光机科研仪器领域，具体涉及一种空间结构式太阳模拟器的光路结构。

背景技术

太阳模拟技术是随着空间技术以及太阳能利用技术而不断发展起来的新兴学科，是一门利用人工光源模拟太阳光辐照特性的技术。太阳模拟器是太阳模拟技术发展与应用的最好的体现。太阳模拟器是太阳敏感器地面模拟试验和性能测试与标定的重要设备。太阳模拟器可用来模拟空间环境，在地面上模拟太阳光辐照特性，提供与太阳光谱相匹配的、均匀的、准直稳定且具有一定辐照度的光源。太阳模拟技术的发展与我国空间科学技术的发展密切相关，太阳模拟器已成为我国空间科学在地面进行空间环境模拟试验研究的重要组成部分。

迄今为止，随着太阳模拟技术的发展，太阳模拟器在众多领域起着越来越重要的作用。在气象领域中，太阳模拟器可用于与太阳辐射测量有关的气象传感器的室内测试与标定试验。在航空航天方面，太阳模拟器侧重于模拟太阳的视张角，多用于空间飞行器的环境模拟试验。在航天器真空热环境试验中，太阳模拟器是最真实准确的热流模拟手段，应用太阳模拟器可以高精度地完成航天器热平衡试验,特别是形状复杂、热耦合关系复杂的航天器的热平衡试验。在其他方面，例如卫星姿态控制的太阳敏感器地面模拟试验与标定、地球资源卫星多光谱扫描仪太阳光谱辐照响应的地面定标、太阳能电池的检测与标定、农业科学中研究植物发育和培育良种等，太阳模拟器都有很大的应用价值。

不同领域对太阳光辐照的要求是不同的，因此对太阳模拟器光学系统的结构要求也是不一样的。通常情况下，对于要求光束出射口径较大、最大辐照度达到一个太阳常数的太阳模拟器，通常采用离轴系统，不可避免的是此时的椭球聚光镜的两焦点间距以及离轴反射镜的焦距都是很长的，因此搭建的光路会很长，太阳模拟器尺寸很大；且在实验室内利用此类太阳模拟器对仪器进行定标的时候一般会有仪器中心高的问题，常常在设计光路的时候这两者是不易兼得的。而在实验室内对类似空间相机等仪器进行定标的时候，要求太阳模拟器尺寸合理，能够在室内工作，且出射光束的中心高要满足要求。

中国专利201410090350.1，公开了一种太阳模拟器光学系统，该光路结构同样采用离轴抛物面反射镜作为准直镜，其光路结构采用镜像“4”式，用了两块折转镜，虽然也能有效压缩光路尺寸，但光学系统高度依然很高。另外，该光路结构所有光学元件中心在同一竖直平面内，出射光束中心高度只能在两块折转镜之间，限制了出射光束中心高度的可调节范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空间结构式太阳模拟器的光路结构，克服了太阳模拟器在调节出射光束中心高度过程中，光束容易被遮挡的技术难题。