1、構思和設計系統

 

當光源的光軸垂直于目標平面時(shí)，目標平面的所有邊緣都具有對稱(chēng)性。此屬性用于所有標準太陽(yáng)模擬器的設計中，以生成空間均勻的光場(chǎng)。

 

標準的太陽(yáng)模擬器產(chǎn)生垂直于光源光軸的空間均勻的目標平面。當光源的光軸垂直于目標平面時(shí)，目標平面的所有邊緣都具有對稱(chēng)性。當可以使用這種對稱(chēng)性時(shí)，更容易實(shí)現空間均勻性。根據客戶(hù)要求，需要將太陽(yáng)模擬器放置在與目標平面光軸大約30°的位置。因此，需要通過(guò)研究和開(kāi)發(fā)新的光學(xué)均質(zhì)系統來(lái)實(shí)現空間均勻性。

 

i）光學(xué)建模

 

科學(xué)技術(shù)工程團隊使用了廣泛的光學(xué)建模來(lái)模擬單個(gè)投影儀和均質(zhì)化系統，該系統可以在所需體積上實(shí)現空間均勻的光線(xiàn)。后來(lái)，排列了一個(gè)包含多個(gè)投影儀系統的太陽(yáng)模擬器，并使用光學(xué)建模軟件優(yōu)化了投影儀的位置，以實(shí)現均勻的光量。

 

當組合了不同的光學(xué)材料和光源時(shí)，制作了一個(gè)特殊的軟件來(lái)模擬終的光譜輪廓。選擇并評估了許多濾光片和光源，以確定是否可以找到光源，光學(xué)器件（如透鏡和反射鏡）以及濾光片的理想組合。選擇理想的光學(xué)組合時(shí)，對項目的預算給予了特別關(guān)注?？紤]到石英鎢鹵素燈（QTH）的平滑IR發(fā)射，它被確定為模擬光的*佳光源。

 

對單個(gè)投影機進(jìn)行測試以評估均勻性和穩定性。

 

為了進(jìn)一步測試，開(kāi)發(fā)了用于測量三維空間均勻性的模擬光柵。

 

ii）測試系統的耐用性

 

進(jìn)行了耐溫測試，以確定所選的光學(xué)材料和濾光片是否可以在燈的高光功率輸出下幸免。還進(jìn)行了測試，以確定所需的空氣流量，用于系統冷卻目的的風(fēng)扇的類(lèi)型和位置。

 

iii）輻射衰減

 

進(jìn)行光學(xué)建模以確定衰減器的*佳尺寸和位置，使其能夠滿(mǎn)足項目的衰減要求。

 

2、原型設計實(shí)施

 

八個(gè)投影儀單元用于所需目標區域的設計和照明。每個(gè)光學(xué)投影儀單元都由一個(gè)2 kW QTH燈組成，該燈帶有一個(gè)固定在橢圓形反射鏡中的石英外殼。每個(gè)單元還包含一個(gè)均質(zhì)組件，以實(shí)現所需的均勻性要求。在精心設計和微調系統后，成功實(shí)現了空間均勻性規范。

 

此外，QTH燈系統還集成了物鏡和投影透鏡，以及用于消除不想要的波長(cháng)范圍的長(cháng)通濾光鏡。

 

在整個(gè)三維體積上，光功率足以在700-1100nm區域中達到所需的功率水平。當測量700nm-1100nm光譜輸出時(shí)，系統在目標平面上提供了所需的輻照度（ASTM E927）。光譜輸出的形狀與700-1100nm波長(cháng)的ASTM AM1.5G曲線(xiàn)匹配。工作距離也被設置為可調的，以適應兩種不同的焦距。

 

設計并生產(chǎn)了一種廉價(jià)的光學(xué)系統，以實(shí)現預期的空間均勻性，光譜和光功率。使用風(fēng)扇將光學(xué)元件和濾光片充分冷卻。該系統能夠以10％的增量衰減輸出輻照度，同時(shí)保持輸出光的空間均勻性。

 

3、測試與安裝

 

該系統已成功完成，并且由科學(xué)技術(shù)工程師在客戶(hù)實(shí)驗室所在地進(jìn)行了安裝和培訓。