非共轴椭球面聚光阵列式高焦比太阳模拟器

为使太阳模拟器的接收靶得到高能流高均匀度光斑,需要对聚光系统进行优化设计.提出利用非共轴椭球面聚光镜优化光斑质量的方法,使光斑的能流分布均匀度有明显改善.利用蒙特-卡罗光线追迹方法,设计了聚集型高焦比太阳模拟器.在第二焦面处,80 mm直径的接收靶面上可接收10 kW的辐射光能,光斑对称性和均匀性好,系统的传递效率为23.81％,80 mm直径靶面内的平均能流密度为2 MW/m2,50 mm直径靶面内平均能流密度达到3.64 MW/m2,对应的理论色温超过2800 K.采用非共轴椭球面聚光镜,成功研制了由电源控制系统、冷却系统、氙灯光源和聚光系统构成的太阳能模拟器.经实验测试,太阳模拟器的聚光光斑与光学仿真软件TracePro模拟光斑符合得很好.