[發明專利]一種用于太陽模擬器的紫外輻照裝置

有效

• 申請號: 202110799730.2
• 申請日: 2021-07-15
• 公開（公告）號: CN113467064B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 李宇;于強;劉寵;張永泰;徐博文;王晶虎;姜海富;鄭慧奇;趙越陽
• 申請（專利權）人: 北京衛星環境工程研究所
• 主分類號: G02B19/00
• 分類號: G02B19/00
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理有限公司 11435
• 代理人: 郭棟梁

本申請公開了一種用于太陽模擬器的紫外輻照裝置。包括：聚光鏡本體，其具有位于中心的平面非反射區和與所述平面非反射區邊沿連接的環狀橢球面反射區；本申請具體地設計聚光鏡本體，其具有位于中心的平面非反射區與與平面非反射區邊沿連接的環狀橢球面反射區，通過在環狀橢球面反射區內壁上沿平面非反射區法線方向依次交替設置第一環區與第二環區，并且二者具備相同的第一焦點，光源自第一焦點發射光線，光線經第一環區反射匯聚至第二焦點，經第二環區反射匯聚至第三焦點，使得光線能量均勻分布在兩個焦點，使得反射后的聚焦光斑均勻化，改善聚焦光斑分布方式。

技術領域

本公開一般涉及航天器紫外輻照試驗技術領域，具體涉及一種用于太陽模擬器的紫外輻照裝置。

背景技術

在航天領域中，為保證航天器能夠在空間環境中正常工作，需要在發射前進行一系列空間環境模擬試驗。其中，紫外輻照試驗是關鍵試驗項目之一。在真空環境中，沒有地球大氣層的保護，航天器長期暴露在紫外輻照條件下，很多部件可能會產生損壞、形變和老化等問題，會對航天器的運行產生影響。為準確模擬出空間紫外輻照環境，需要相應的模擬設備，即紫外輻照源。

目前，廣泛應用的積分棒式紫外輻照源，通常通過反射式光路，使用橢球面聚光鏡，將光源放在反射面所在橢球面的其中一個焦點上，光源發出的光經過反射后會聚到另一個焦點上，同時將積分棒一端端面中心放置于另一焦點處，使會聚光線經積分棒均勻傳遞到另一端面，隨后經過光學成像系統，最終發射出符合紫外輻照源要求的光線。為加速老化實驗，紫外輻照源通常要提供數倍太陽常數的照射，并且成像鏡組通常要成一個放大多倍的實像，使得積分棒處的能量密度更是高出許多倍。因此，采用橢球聚光鏡，積分棒入射端中心又是所有能量會聚的焦點，能量過于集中，導致積分棒端面很容易受到損傷。在實際使用中，微小的灰塵或瑕疵都會使積分棒端面被聚焦光線損壞，影響光線傳輸效果，降低設備壽命。因此，我們提出一種用于太陽模擬器的紫外輻照裝置，用以解決上述的聚焦光斑分布集中，積分棒端面中心區承受能量密度極大，導致積分棒端面損傷的可能性大大增加，若端面表面存在細微顆粒干擾，積分棒端面極易被能量燒化、入侵，并且后續的紫外輻照源輸出功率降低，性能迅速下降的問題。

發明內容

鑒于現有技術中的上述缺陷或不足，期望提供一種改善聚焦光斑分布方式，降低積分棒入射端面損傷概率，提升太陽模擬器系統的穩定性與壽命，結構簡單且易于實現的用于太陽模擬器的紫外輻照裝置。

第一方面，本申請提供一種聚光鏡，包括：

聚光鏡本體，其具有位于中心的平面非反射區和與所述平面非反射區邊沿連接的環狀橢球面反射區；

所述環狀橢球面反射區內壁上沿所述平面非反射區的法線方向依次交替設有具備第一曲率半徑的第一環區和具備第二曲率半徑的第二環區；

所述第一環區與所述第二環區具備相同的第一焦點；

光源自所述第一焦點發射的光線經過所述第一環區的反射匯聚至第二焦點處，且其經過所述第二環區的反射匯聚至第三焦點處。

根據本申請實施例提供的技術方案，所述第一焦點、所述第二焦點和所述第三焦點均位于所述平面非反射區的法線方向上。

根據本申請實施例提供的技術方案，所述環狀橢球面反射區靠近所述平面非反射區一側的直徑為66mm，且其遠離所述平面非反射區一側的直徑為250mm。

根據本申請實施例提供的技術方案，所述第一環區的曲率半徑為87.2mm，且所述第二環區的曲率半徑為87.8mm。

根據本申請實施例提供的技術方案，所述第二焦點處的光線能量與所述第三焦點處的光線能量相等，且二者之和等于所述光源發射的光線總能量。

第二方面，本申請提供一種用于太陽模擬器的紫外輻照裝置，包括：

上述的一種聚光鏡；

光源裝置，其設置在所述第一焦點處；