氙灯抛物面反射器的优化设计

抛物面反射器是一种较为理想的氙灯反射器.根据抛物面反射器的特点,分析了反射器焦距、口径、轴向离焦等与反射器包容角的关系,同时还分析了轴向离焦对反射器包容角、全发光距离的影响.     

气象辐射标定系统中太阳模拟器的设计

为了解决对太阳辐射测量仪器的检测问题,提出一种高精度的气象辐射标定系统。重点阐述了系统中太阳模拟器聚光系统、光学积分器的优化技术;详细论述了影响太阳模拟器均匀度的积分器像差以及积分器投影镜组的离焦效果,并提出最佳离焦量的经验公式,设计了准直光学系统,并用LightTools软件对系统进行仿真;最后,对系统中的太阳模拟器进行测试。测试数据表明:该太阳模拟器可模拟一个太阳常数,辐照面范围为200 mm,辐照不均匀度在60 mm范围内小于1%,在（60-200）mm范围内小于2%,不稳定度优于1%/h,满足气象辐射标定系统的要求。     

卫星仿真测试用太阳模拟器和地球模拟器设计

讨论了卫星姿态仿真用太阳模拟器的设计要求,详细叙述了太阳模拟器光学系统的结构及主要设计部分的设计内容、方法、过程和关键技术.针对高轨道和低轨道两种情况,介绍了地球模拟器的研制方案.     

高准直太阳模拟器的设计与仿真

给出了研制高准直太阳模拟器的设计技术指标,介绍了基本原理及组成,总结了模拟器光学系统外形尺寸计算方法,给出了计算通用公式.对光学系统进行了优化设计,提出了能量传输系统优化原则,指出了这种复杂的强光照明系统与其他成像系统的不同之处,然后对太阳模拟器的光机结构设计进行了阐述.最后,采用蒙特卡洛光线追迹技术对太阳模拟器进行仿...     

基于抛物面反射器馈电的多波束CTS阵列天线设计

本文设计了一种工作于Ku频段的多波束连续横向枝节（CTS）阵列天线,该天线通过切换馈电端口实现多波束扫描。该天线主要由抛物面反射器波束成形网络（BFN,beamforming networks）以及CTS辐射枝节两个部分构成,结构简单,采用PCB（印刷电路板）工艺制作。其中抛物面反射器波束成形网络包括基于SIW的H面扇形馈电喇叭以及抛物面反射器平面波转换结构;辐射部分为串馈CTS天线,通过预偏20°实现H面正方向波束扫描。天线工作在12.5GHz,通过改变馈电喇叭可实现0°-60°的大扫描角度。     

便携式太阳模拟器设计

针对太阳模拟器小型化、便携性的实际需求,设计了一种便携式的太阳模拟器。要求在辐照面积1.2 m1.2 m的矩形区域内的照度不小于0.02个太阳常数,且被照面的不均匀度小于5%。模拟器系统主要由短弧氙灯、椭球面反射镜、光纤传光束、积分棒和准直镜组组成。通过软件仿真及实验验证,结果均符合要求。实验结果表明,利用短弧氙灯、椭球面反射镜、光纤传光束、积分棒和投影准直透镜组设计便携式太阳模拟器的方法是有效、可行的。     

太阳模拟器的新发展

太阳模拟器作为一种重要的试验与测试设备正广泛应用于航天领域和太阳能利用领域。介绍了使用最多的传统型太阳模拟器的结构组成和工作原理,论述了其优缺点及存在价值。着重叙述了当今涌现的具有代表性的新型太阳模拟器的系统组成和实现形式,如LED太阳模拟器、多光源太阳模拟器、均光棒太阳模拟器、积分球太阳模拟器、光纤传输太阳模拟器和运动式太阳模拟器等。并对它们进行了比较分析,总结了其发展趋势。     

2.4m太阳模拟器设计

针对目标特性研究需求,设计了有效辐照面直径2.4 m的太阳模拟器。要求辐照面内的照度不小于0.3个太阳常数,出射光束准直角不大于1且被照面的不均匀度不大于3%,光谱失配误差达到Ｃ级。太阳模拟器主要由四个短弧氙灯、四个椭球面反射镜、两个平面反射镜、一组积分器和一个准直反射镜组成。对设计结果进行了软件仿真分析和实验测试。测试结果表明:太阳模拟器的有效光斑直径为2.43 m,被照面平均照度为3 382 lx,光束准直角0.97,不均匀度为2.8%,光谱失配误差达到Ｃ级,满足设计要求。     

提高太阳模拟器辐照均匀性的光学系统优化设计

针对提高太阳模拟器辐照均匀性的要求,提出对聚光镜及积分器进行优化设计的方法,在保证较高能量利用率的基础上,实现大幅提高辐照均匀性的目的。通过光学软件LightTools对设计结果进行仿真验证,并与原始设计的太阳模拟器的光学系统均匀性进行比较,证明了所采取优化方法的正确性与可行性。     

太阳模拟器中长方形光学积分器的应用与研究

针对要求辐照面为长方形的太阳模拟器提出和应用了长方形光学积分器,并对这种太阳模拟器的光学积分器系统进行了详细的阐述,给出了不同长宽比情况下,元素透镜的宽度归一化后元素透镜的分布和数目表格,为以后长方形辐照面的太阳模拟器光学系统设计提供了参考.     

有振幅调制光束经锯齿光阑的衍射特性

用惠更斯-菲涅耳衍射积分对有振幅调制光束经锯齿光阑的衍射作了研究,并与经圆孔硬边光阑的衍射作了计算比较.另外讨论了锯齿光阑参数对有振幅调制光束衍射特性的影响.结果表明,锯齿光阑有较大的填充因子,能抑制轴上光强的衍射调制,并降低横向光强分布的不均匀性.     

太阳模拟器用新型集束式光学积分器研究

针对当前太阳模拟器辐照均匀性难以提高的问题,设计了一种新型集束式光学积分器。在对称式光学积分器理论分析的基础上,介绍了集束式光学积分器的设计过程,用Light Tools软件对太阳模拟器光学系统进行模拟仿真。结果表明,使用集束式光学积分器后,太阳模拟器不均匀度显著降低,在Φ50 mm范围内小于0.2%,Φ(50~120)mm范围内小于1.5%,满足高辐照均匀性的使用要求。     

高功率光束吸收器的设计

为了实现4%取样后对剩余激光高达109 倍的吸收,给出一种光束吸收器的设计方法,推导了光束从进入吸收器到离开吸收器全过程中所对应的各种角度关系,包括入射光线与吸收器交点的夹角、光线从入射变为出射的翻转临界角、出射光线与吸收器交点的夹角、光线离开吸收器临界角等角度关系。进而计算出光线在与吸收器的每一个交点处的取样率,得到光束从进入吸收器到离开吸收器全过程的衰减倍率。以此设计一种光束吸收器并在软件中进行光线追迹分析,结果表明该吸收器的吸收倍率高达1011,满足激光吸收倍率要求并且和理论计算结果吻合;据此理论设计的实物吸收器也在激光系统中得到良好应用,得到调制度M1.2 和对比度C0.07 的近场图像,说明该设计方法是合理的。     

振幅调制高斯光束的聚焦特性及焦深

为了研究在不同数值孔径情况下振幅调制高斯光束的聚焦特性和焦深,采用基于德拜近似条件的矢量衍射理论进行了计算和数值模拟。模拟结果显示,在低数值孔径的光学系统中,焦平面上的光强分布呈圆形;而在高数值孔径的光学系统中,由于存在去偏振效应,光强的分布呈椭圆形分布。结果表明,可以通过改变几何参量和高斯光束的振幅调制参量的幂指数n调节焦点大小和焦深。     

LED太阳模拟器的研究

设计了一种新型太阳模拟器.该太阳模拟器是采用不同波长的LED复合成太阳光源来实现太阳光模拟的.使用软件对其进行了原理上的仿真并进行了验证性实验.实验表明该设计方案可行的.该LED太阳模拟器具有全光谱模拟太阳的功能,将打破现在普遍用的气体光源来模拟太阳的局部光谱的功能障碍,与同类系统相比,其优点是成本低、易于实现.     

区域观测卫星激光反射器有效反射面积的设计

卫星激光反射器阵列结构决定有效反射面积分布,进而影响激光回波强度。在某些小型卫星应用中,地面台站只需对卫星局部天区过境观测,但激光反射器需数十平方厘米的有效反射面积,且对质量和尺寸有限制,需合理设计激光反射器阵列排布指向以满足大的有效反射面积应用需求。推导了不同指向角反射器有效反射面积计算模型,并以某一局部天区观测的低轨卫星激光反射器为例,给出了有效反射面积的仿真结果,并进行了实验室测试。结果表明,局部天区观测卫星激光反射器的有效反射面积设计与测试结果相符,为区域观测卫星激光反射器应用奠定了基础。     

振幅调制平顶光束在靶腔内的光强分布特性

推导出了平顶高斯光束经有限个小尺寸振幅调制型缺陷调制聚焦后,激光间接驱动聚变靶腔内及腔壁的光场分布解析式,详细研究了缺陷尺寸和调制幅度等因素对光强分布的影响,并进一步研究了入射角度对调制光束在腔壁上投影衍射光场的影响。结果表明：缺陷尺寸越大,缺陷调制幅度越大,光束受到的扰动越明显,调制光场恢复为平顶高斯分布所需的传输距离越远;当光束的入射角小于10°时,光束到达腔壁前经过的路径较长,调制后的平顶高斯光束在腔壁上投影的光斑往x轴方向扩散,缺陷引起的光强扰动变化明显减弱,光斑强度整体下降。     

光学积分器的元素透镜数量和形状对太阳模拟器均匀性的影响

光学积分器是实现太阳模拟器辐照面均匀 性的关键元件, 构成光学积分器的元素透镜的数量和形状直接影响太阳模拟器的均匀性。本文采用仿真分析 的方法研究了 6种不同数量的元素透镜对辐照面均匀性的影响,并得出了5个重要结论;同时研究了采用两 种不同形状 的元素透镜对辐照面均匀性的影响,指出当要求辐照面为圆形时,正六边形元素透镜较正方 形元素透镜的 结构更佳。本文研究结论可为太阳模拟器中光学积分器的设计和选型提供重要参考。