可横向分光的大接收角非成像式聚光系统

以传统聚光系统为基础的聚光电池虽然可以减少电池量,但需要精度高的跟踪装置,同时由于电池的吸收光谱较窄,而太阳光谱却较宽,会浪费很多能量.针对这种弊病,对横向非成像光学系统进行了研究,设计了两套接收角分别为6°和10°,聚光比分别为30和20,电池接收面积均为1 cm×1 cm,并能分光的聚光光学系统.设计结果表明,这些系统的光学效率在接收角范围内均大于90%.该类系统拓宽了太阳光谱的吸收范围,降低了对跟踪系统的要求,与高效太阳电池相结合,可制成高效、便携式、非跟踪太阳电池组件,为野外或战场上应用的技术装备提供电源,从而改善它们的灵活性、耐受性和有效性.     

投影式测角仪光学系统的设计

本文介绍了投影式测角仪的光学系统,包括准直瞄准系统;投影读数系统;聚光照明系统。叙述各部分系统的成像关系,并讨论投影物镜的设计要求。     

桌面97单元自适应光学系统性能测试

构建了一套桌面自适应光学系统性能测试系统,用以验证97单元自适应光学系统的校正能力。该测试系统主要由光源、快速控制反射镜、变形镜、Shack-Hartmann波前传感器、高速波前处理器、扰动相位屏等部件组成,分别利用干涉仪和Shack-Hartmann波前传感器的数据控制变形镜进行光路的展平校正,得到了系统的静态校正精度。然后,测试了精密跟踪系统的校正能力。最后,利用扰动相位屏模拟不同的大气扰动条件,以成像相机图像的斯特列尔比(SR)为指标,在不同目标亮度下测试了自适应光学系统的动态校正能力。测试结果显示:该97单元自适应光学系统的静态波像差校正精度的RMS接近λ/20;两种控制模式下精密跟踪系统的误差抑制带宽分别达到了15 Hz和39 Hz;系统在强湍流情况下,动态校正后的成像分辨率基本优于3倍衍射极限。由此表明,97单元自适应光学系统能够有效地校正像差,提高成像分辨率。     

小型可见光双视场光学系统的研制

基于光学设计基本理论,设计了一种体积小,跟踪范围可以达到整个前半球的可见光双视场光学系统.系统由前部集束系统,中间光路转折系统及后部成像系统3部分组成.集束系统采用望远镜式结构,用于改变光束的口径;光路转折系统采用库德光路,由4片反射镜组成,用于转折光路及扫描;成像系统由长焦成像系统和短焦成像系统组成,分别形成两个视场的像,用于目标识别与跟踪.光学系统焦距分别为60 mm和120 mm,设计传递函数在58 lp/mm处均大于0.5.加工装调后进行了成像试验验证,结果表明,该系统能够同时完成大视场及小视场的图像获取,在可视范围内成像质量满足系统总体要求.     

太阳电池测试系统设计

为满足太阳电池生产企业需求,采用长弧脉冲疝灯加光学系统组成太阳模拟器,设计了一种太阳电池组件测试系统,用于测试太阳电池各种参数。测试结果表明,该测试系统的光谱匹配度及辐照不均匀度均达到A等级技术指标要求。     

晶体硅光伏电池的标准测试

为了建立太阳电池的标准测试规范流程,对影响太阳电池标准测试不确定度的各类因素进行了评价和筛选。基于太阳光模拟器、分光感度仪、IV测试仪、标准太阳电池等二级太阳电池标准测试设备与器件,开展了多项标准测试技术的研究。对电池测量过程中太阳电池模拟光源的空间不均匀性、时间不稳定性、仪器测量重复性、扫描方向导致的不确定度、电池反射率和透射率、面积测量不确定度、量子效率等各类影响因素进行了测量,给出了高效晶体硅太阳电池测量不确定度的测量流程,最终导出在现有实验室测量条件下的扩展测量不确定度为±3.94%。基于对常规太阳电池测试数据的比较,对常规电池测量方法进行了改进,将测量不确定度降低了0.19%。最后,提出了双面电池的精确测试流程和方法,为其它双面光电池的标准化测量提供了借鉴。     

太阳模拟技术

介绍了太阳模拟技术研究中要遵循的设计准则及基本概念。给出了相应的计算公式。对太阳模拟技术中应用的光学系统形式及其基本原理进行了阐述。较详细的对聚光系统的优化设计,提高系统聚光效率进行了论述。分析了光学积分器对系统辐照不均匀度的影响,给出了两种积分器形式及相应的计算公式。     

晶体硅太阳电池技术及进展研究论述

高效低成本是光伏行业发展不变的主题。进入21世纪,中国光伏发展突飞猛进,电池光电转换效率从14%提升到超过21%,成本降幅90%。本文结合近年来晶体硅太阳电池技术的特点,分析了高效晶体硅太阳电池技术和进展。     

晶体硅太阳电池技术及进展研究浅析

高效低成本是光伏行业发展不变的主题。进入21世纪,中国光伏发展突飞猛进,电池光电转换效率从14%提升到超过21%,成本降幅90%。本文结合近年来晶体硅太阳电池技术的特点,分析了高效晶体硅太阳电池技术和进展。     

高能高准直性太阳模拟器设计

设计一种能够同时满足辐照面辐照度达到一个太阳常数和32′张角的太阳模拟器。利用理论计算和光学软件仿真相结合的设计方式,对聚光系统、积分器和准直系统分别进行设计与优化,并提出一种新的氙灯建模方式,最后利用lighttools对整体光学系统进行仿真分析,获得了各部件在光学系统中的最佳位置,使整个光学系统达到较高的能量利用率和辐照均匀性。     

含三次位相元件照相物镜的设计

设计了一个光学/数字成像系统,该成像系统利用三次位相元件辅以数字图像处理技术,在保持系统光通量及分辨率不变的前提下,提高了光学系统焦深。进行了仿真实验,实验以传统的双高斯型照相物镜为光学系统模型,选取焦点及离焦-1.6λ(λ=550 nm)近似-6.4倍焦深两个成像位置。对比分析了传统光学系统及光学/数字系统的焦点位置调制传递函数(MTF)、离焦1.6λ处调制传递函数(MTF)及在瑞利判据±100倍焦深范围内的离焦传递函数。通过光学设计软件CODEV9.7新增图像模拟功能,得到了光学系统的模拟成像结果。利用自编图像处理程序,得到最终的成像结果。结果表明,该光学/数字成像系统确实能够有效扩大光学系统焦深6倍以上。     

空间成像与激光通信共口径光学系统设计

针对空间成像系统与激光通信天线同时需要大口径光学系统而使卫星载荷质量增大的问题,提出了一种成像光学系统与收发合一激光通信天线共口径工作的新型光学系统。从像差理论出发,给出了以主次反射镜为共用部分、成像和通信工作在不同视场的共口径光学系统初始结构设计方法。实际设计了共口径光学系统,该系统口径为600mm,次镜遮拦比为0.225,成像系统的传递函数在50lp/mm时大于0.47,接近衍射极限;发射分系统波像差远小于λ/20,发射激光的最小束散角可达4μrad,出射光斑质量良好;接收系统达到衍射极限,光斑远小于探测端面,满足探测要求。最后,进行了公差分析,给出了光学系统的装调方法。该设计通过共用主次镜减少了系统总质量和总体积,同时满足空间成像和激光通信系统的性能要求。     

太阳电池测试系统的研制

为了获得太阳电池的基本性能参数,研究太阳电池动态行为及光电转换机制。我们采用labview8.5语言和光脉冲技术,研制了一套太阳电池测试系统。该系统实现了I-V曲线、电荷提取、光电压衰减、光脉冲扰动瞬态的电池行为测试,可以获得太阳电池的开路电压、短路电流、填充因子、光电转换效率等基本性能参数以及电子扩散系数、电子寿命、电子扩散长度等微观性能参数。本系统已在染料敏化太阳电池研究中获得了重要实验结果。     

QE、LBIC和I-V对铸造多晶硅、单晶硅太阳电池的表征

分析了三种不同类型的商业太阳电池片-P 型铸造多晶硅太阳电池，定边喂膜生长硅(EFG)太阳电池 和单晶硅太阳电池的光谱响应（外量子效率EQE），光束诱导电流（LBIC）和暗电流-电压(I-V)，光照I-V 曲线。在I-V 特性测试中，利用太阳电池的二极管等效模型从测量数据中得出重要的电池参数，例如串联 电阻，并联电阻，二极管理想因子，暗饱和电流等。通过光谱响应和LBIC 测试，分析影响这些参数的可 能性缺陷。在铸造多晶硅、EGF 太阳电池中影响电池参数的主要缺陷是晶界以及位错以及材料中杂质，而 对于单晶硅来说，主要的却是存在于体内的金属杂质等。     

多目标的搜索、成像、跟踪、测控与通信

本文讨论了以下技术：空中多目标搜索与成像,给出了一种基于闪光照相原理设计的微波成像系统。这一系统经济、实用,采用的DOA算法先进;空中多目标的精密跟踪,提出了2种基于天线阵和数据处理的跟踪系统：一种是梯度跟踪系统,另一种是单脉冲系统。它们都是在基带用数据处理的办法产生角误差信息,都具有同时跟踪多目标的能力。本文着重讨论了2种系统的跟踪模块的设计与算法,给出了多目标跟踪的仿真结果;多目标测控与通信,给出了基于数字波束形成DBF及数字匹配滤波器—码分多址（DMF-CDMA）技术的多飞行器测控系统。仿真证明本文提出的方法与系统是可行的。     

光电成像系统的性能优化

探讨了光学系统和阵列探测器构成的光电成像系统的整体性能和优化设计问题。针对阵列探测器的不断快速更新换代,研究了如何对光学系统进行改进以优化光电成像系统的性能。从采样成像系统的取样定理出发,研究了光电成像系统的传递函数特性,讨论了采样成像系统的相位平均传递函数,分析了光电成像系统的加工与使用误差对传递函数的影响。同时,给出了光电成像系统的信噪比计算公式。文中提出用于遥感观测的大型光电成像系统的光学系统传递函数的归一化空间频率等于0.5左右可与阵列探测器的奈奎斯特频率相匹配。结果显示,如此设计可在满足信噪比的同时使传递函数在奈奎斯特频率处达到0.1左右,分辨率达到奈奎斯特频率并且不产生频谱混叠效应。     

聚光跟踪光伏光热一体机联动装置的研制

针对聚光器跟踪太阳的准确度对聚光效率影响很大,提出了一种太阳跟踪联动装置。采用两根电动推杆驱动聚光器的方位角传动轴和高度角联动架,实现了多个聚光单元同步跟踪太阳高度角和方位角的变化。经分析跟踪误差并经实验验证,该聚光器跟踪装置运行稳定、传动精度高,聚光效率提高了5%,降低了光伏发电的成本。     

一种非共轴椭球面聚光阵列式太阳模拟器

经过理论分析,设计了一种非共轴椭球面聚光阵列式太阳模拟器。为了验证该模拟器的可行性,进行了光学性能检测试验,试验结果表明成像光斑质量较好,系统传递效率较高,从而为太阳模拟器的研发与创新提供技术支持。     

位相复原技术在光学成像质量测评中的应用

对于大口径或特殊波段成像的光学系统,采用常规测试手段难以实现对光学系统成像质量的评估。而光学系统波像差是表征光学系统成像质量的重要指标之一。本文基于信息光学基础理论采用傅立叶变换和迭代算法通过对光学成像系统星点图像（光强点扩散函数PSF）计算分析,从而实现对光学成像系统位相的复原获得波像差信息。本文论述了有关的理论依据和分析计算公式;并研制了位相复原分析计算软件。通过计算机仿真与误差分析论证了研制的位相复原计算方法的正确性,复原误差小于5%。提出了在实际应用中采用此方法时减少复原误差的一种途径。通过实际采集的光学系统星点图像的位相复原实验验证了位相复原分析软件的适用性。此方法为非常规光学成像系统波相差的评估工作提供了新途径。     

VCM磁钢自动检测系统的光学系统设计

为VCM磁钢自动检测系统设计了一套高精度的光学系统。该光学系统分为成像系统和照明系统两部分,利用远心光路方式对成像系统进行了设计。通过光学计算,给出了焦距为16mm,相对孔径为1：2．5,视场角为120°的成像系统设计参数。所试制的样机经过实验表明镜头成像清晰,性能可靠,满足测量精度要求。