[发明专利]一种发散式太阳模拟器光学系统的装调方法

说明书

本发明公布了一种发散式太阳模拟器光学系统的装调方法，利用经纬仪Ⅰ和经纬仪Ⅱ建立基准光轴，分别对光学积分器、转向平面反射镜和椭球聚光镜进行可保证光轴一致性的装调。本发明提供一种发散式太阳模拟器的装调方法，可有效提高光轴一致性，进而提高发散式太阳模拟器的辐照均匀性和辐照强度。

技术领域

本发明涉及太阳模拟技术，其特征是可以有效提高太阳模拟器的能量利用率和辐照均匀性。

背景技术

太阳模拟器是一种在地面上模拟地球外层空间太阳光辐射特性和几何特性的试验与测试设备，主要用于模拟太阳辐射强度、辐照均匀性、辐照稳定性、辐照面积、视直径和光谱等。按出射方式可分为准直式太阳模拟器和发散式太阳模拟器。发散式太阳模拟器的辐照面远远大于准直式太阳模拟器，为了提高发散式太阳模拟器的辐照均匀性和辐照强度，常设计椭球聚光镜对光源进行二次会聚，并配套设计光学积分器进行像面叠加。

现有技术提高发散式太阳模拟器辐照均匀性和辐照强度的方法，多是设计聚光系统和匀光系统，但设计完成后的实际效果往往差强人意，主要原因是其光学系统组成复杂，难以利用现有光学系统装调方法实现高精度装配，从而导致装调困难，且装调完成后的技术指标，尤其是辐照均匀性和辐照强度与设计结果差异较大。

发明内容

为了克服现有发散式太阳模拟器光学系统装调困难，且装调精度低，导致的辐照均匀性和辐照强度与设计结果差异较大的问题。本发明提供一种发散式太阳模拟器的装调方法，可有效提高光轴一致性，进而提高发散式太阳模拟器的辐照均匀性和辐照强度。

本发明提供的发散式太阳模拟器光学系统的装调方法，针对光学系统中的光学积分器、转向平面反射镜和椭球聚光镜进行可保证光轴一致性的装调。其中，光学积分器置于椭球聚光镜的第二焦点处，光学积分器的前面设置转向平面反射镜，转向平面反射镜的下面设置椭球聚光镜。

发散式太阳模拟器光学系统的装调方法包括以下六个步骤：第一步骤，利用经纬仪Ⅰ和经纬仪Ⅱ建立基准光轴Ⅰ；第二步骤，利用经纬仪Ⅰ，通过光学自准直的方法，装调光学积分器，使光学积分器光轴与基准光轴Ⅰ重合，同时，利用经纬仪Ⅱ观瞄光学积分器，保证光学积分器的几何中心与基准光轴Ⅰ重合；第三步骤，将经纬仪Ⅱ移至转向平面反射镜和椭球聚光镜之间，保持经纬仪Ⅰ不动，利用五棱镜和导轨，使经纬仪Ⅰ和经纬仪Ⅱ互瞄，建立具有90°折转的基准光轴Ⅱ；第四步骤，利用经纬仪Ⅰ和经纬仪Ⅱ，装调转向平面反射镜，使转向平面反射镜的法线与基准光轴Ⅱ成45°；第五步骤，借助工装反射镜，利用经纬仪Ⅰ，通过光学自准直的方法，装调椭球聚光镜，使椭球聚光镜光轴与基准光轴Ⅱ重合。第六步骤，将工装反射镜、经纬仪Ⅰ移出系统。至此，完成了发散式太阳模拟器光学系统中光学积分器、转向平面反射镜和椭球聚光镜的装调，保证了光轴一致性，可有效提高光学系统能量利用率和辐照均匀性。

第一步骤中，经纬仪Ⅰ设置在光学积分器的后面，经纬仪Ⅱ设置在转向平面反射镜的前面。将经纬仪Ⅰ和经纬仪Ⅱ的俯仰角度均调至90°0′0″，通过调整经纬仪Ⅰ和经纬仪Ⅱ的方位角度，至经纬仪Ⅰ和经纬仪Ⅱ能够互相瞄准对方的十字中心，此时，由经纬仪Ⅰ和经纬仪Ⅱ建立了一条与大地水平的基准光轴Ⅰ，该基准光轴Ⅰ作为后续装调的光轴。

第二步骤中，保证经纬仪Ⅰ不动，安装光学积分器，通过调整光学积分器的位置，使经纬仪Ⅰ经过光学积分器的自准像返回至经纬仪Ⅰ的十字中心，同时，利用经纬仪Ⅱ观瞄光学积分器的上边缘、下边缘、左边缘和右边缘，通过调整光学积分器的位置，保证光学积分器的几何中心与基准光轴Ⅰ重合。

第三步骤中，将经纬仪Ⅱ移至转向平面反射镜和椭球聚光镜之间，保持经纬仪Ⅰ不动，利用五棱镜和导轨，使经纬仪Ⅰ和经纬仪Ⅱ能够互相瞄准对方的十字中心，从而建立具有90°折转的基准光轴Ⅱ，且基准光轴Ⅰ与基准光轴Ⅱ在光学积分器与转向平面反射镜之间重合，在转向平面反射镜与椭球聚光镜之间垂直。