采用人造光源獲得輻照強度均勻性比較好的光斑,一般采用光學積分器、勻光棒、積分球和光纖等方法。太陽模擬器中輻照強度均勻性是一項重要指標,一般采用光學積分器進行勻光,但是光學積分器具有加工復(fù)雜和成本高等問題。采用3D打印技術(shù)制備模具,將超高效鏡面反射片壓制為微凹型球面反射鏡片,用2片微凹型球面反射鏡片和圓筒形光導(dǎo)管組成新型勻光器,利用光的漫反射原理,在直徑為150 mm的光斑上,可獲得1.12%的輻照強度不均勻性,達到IEC 60904-9的A級水平。新型勻光器具有結(jié)構(gòu)簡單、光源利用率高、造價低廉等特點。 

【文章來源】：自動化與儀器儀表. 2020,(11)

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

70 mm×70 mm光斑面積上輻照強度3D分布圖

采用SolidWorks三維立體繪圖軟件,設(shè)計出配對使用的微凹面型模具(母模)和微凸面型模具(公模),分別如圖2(a)和(b)所示。采用型號為SLS-1材料和3D打印技術(shù),打印出實體模具,其中圖2(c)為SLS-1尼龍材料的母模實物照片,(d)為公模實物照片。采用傳統(tǒng)的機械加工的方式加工公模和母模,尤其是公模,是一件不容易完成的事情。采用3D打印技術(shù),完成公模和母模就方便簡單了,并且速度快;采用尼龍材料,價格也比較便宜,適合批量小、各種參數(shù)變化比較多的實驗過程中使用;尼龍模具可以反復(fù)使用,批量壓制時,成本較低。采用3M公司的DF2000MA型超高效鏡面反射片作為壓制微凹型球面反射鏡片的原材料。3M公司的超高效鏡面反射片,是在0.5 mm厚度的鋁基底上復(fù)合了聚合物薄膜,鋁基底具有較好的延展性,適合壓制微凹型球面反射鏡片。超高效鏡面反射片在380～780 nm的可見光范圍內(nèi),具有平均99.56%的超高反射率[1,19],已在LED太陽模擬器球門多點光源的勻光[1]和LED量子效率儀的平面多種LED光源的匯聚[20,21]方面得到了較好的應(yīng)用。利用微凹型球面反射鏡片制作新型勻光器,應(yīng)用在太陽模擬器上,按照太陽模擬器的國際標準IEC 60904-9的要求[22],其光譜范圍為400～1 100 nm,在400～980 nm波長范圍內(nèi),該反射片具有平均98.72%的反射率,在980～1 100 nm波長范圍內(nèi),仍具有平均86.27%的反射率,所以該反射鏡片適合作為太陽模擬器的反射鏡片。

采用人造光源獲得輻照強度均勻性比較好的光斑,一般采用光學積分器、勻光棒、積分球和光纖等方法[4, 10-11]。圖1所示為光學積分器的結(jié)構(gòu)示意圖(a)和實物照片(b),光學積分器主要是由兩組復(fù)眼透鏡陣列(場鏡、投影鏡)和兩塊附加鏡(Ⅰ、Ⅱ)構(gòu)成。復(fù)眼透鏡陣列積分器包含兩個透鏡陣列,光經(jīng)過附加鏡I和場鏡進行分割,再經(jīng)投影鏡和附加鏡II進行成像。前面透鏡陣列中每個小透鏡會把光源成像到后面透鏡陣列對應(yīng)的小透鏡上,即產(chǎn)生較多光源的虛像;后面透鏡陣列中的小透鏡,作用和場鏡類似,將光源的虛像再次成像,最后經(jīng)附加鏡II,疊加到輻照面上,在輻照面上形成一個比較均勻的輻照強度。復(fù)眼透鏡陣列光學積分器是太陽模擬器比較常用的勻光器。光學積分器存在著設(shè)計復(fù)雜、加工難度比較大、制造工藝復(fù)雜、造價比較高、對光的反射損失高等問題[6,8-10,12-18]。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]大口徑發(fā)散式同軸太陽模擬器及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 張燃.長春理工大學 2019



本文編號：3548077