一种聚光镜及用于太阳模拟器的紫外辐照装置制造方法及图纸

本申请公开了一种聚光镜及用于太阳模拟器的紫外辐照装置。包括：聚光镜本体，其具有位于中心的平面非反射区和与所述平面非反射区边沿连接的环状球面反射区；本申请具体地设计聚光镜本体，其具有位于中心的平面非反射区与与平面非反射区边沿连接的环状球面反射区，通过在环状球面反射区内壁上沿平面非反射区法线方向依次交替设置第一环区与第二环区，并且二者具备相同的第一焦点，光源自第一焦点发射光线，光线经第一环区反射汇聚至第二焦点，经第二环区反射汇聚至第三焦点，使得光线能量均匀分布在两个焦点，使得反射后的聚焦光斑均匀化，改善聚焦光斑分布方式。改善聚焦光斑分布方式。改善聚焦光斑分布方式。

【技术实现步骤摘要】
一种聚光镜及用于太阳模拟器的紫外辐照装置


[0001]本公开一般涉及航天器紫外辐照试验
，具体涉及一种聚光镜及用于太阳模拟器的紫外辐照装置。

技术介绍

[0002]在航天领域中，为保证航天器能够在空间环境中正常工作，需要在发射前进行一系列空间环境模拟试验。其中，紫外辐照试验是关键试验项目之一。在真空环境中，没有地球大气层的保护，航天器长期暴露在紫外辐照条件下，很多部件可能会产生损坏、形变和老化等问题，会对航天器的运行产生影响。为准确模拟出空间紫外辐照环境，需要相应的模拟设备，即紫外辐照源。
[0003]目前，广泛应用的积分棒式紫外辐照源，通常通过反射式光路，使用椭球面聚光镜，将光源放在反射面所在椭球面的其中一个焦点上，光源发出的光经过反射后会聚到另一个焦点上，同时将积分棒一端端面中心放置于另一焦点处，使会聚光线经积分棒均匀传递到另一端面，随后经过光学成像系统，最终发射出符合紫外辐照源要求的光线。为加速老化实验，紫外辐照源通常要提供数倍太阳常数的照射，并且成像镜组通常要成一个放大多倍的实像，使得积分棒处的能量密度更是高出许多倍。因此，采用椭球聚光镜，积分棒入射端中心又是所有能量会聚的焦点，能量过于集中，导致积分棒端面很容易受到损伤。在实际使用中，微小的灰尘或瑕疵都会使积分棒端面被聚焦光线损坏，影响光线传输效果，降低设备寿命。因此，我们提出一种聚光镜及用于太阳模拟器的紫外辐照装置，用以解决上述的聚焦光斑分布集中，积分棒端面中心区承受能量密度极大，导致积分棒端面损伤的可能性大大增加，若端面表面存在细微颗粒干扰，积分棒端面极易被能量烧化、入侵，并且后续的紫外辐照源输出功率降低，性能迅速下降的问题。

技术实现思路

[0004]鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种改善聚焦光斑分布方式，降低积分棒入射端面损伤概率，提升太阳模拟器系统的稳定性与寿命，结构简单且易于实现的聚光镜及用于太阳模拟器的紫外辐照装置。
[0005]第一方面，本申请提供一种聚光镜，包括：
[0006]聚光镜本体，其具有位于中心的平面非反射区和与所述平面非反射区边沿连接的环状球面反射区；
[0007]所述环状球面反射区内壁上沿所述平面非反射区的法线方向依次交替设有具备第一曲率半径的第一环区和具备第二曲率半径的第二环区；
[0008]所述第一环区与所述第二环区具备相同的第一焦点；
[0009]光源自所述第一焦点发射的光线经过所述第一环区的反射汇聚至第二焦点处，且其经过所述第二环区的反射汇聚至第三焦点处。
[0010]根据本申请实施例提供的技术方案，所述第一焦点、所述第二焦点和所述第三焦
点均位于所述平面非反射区的法线方向上。
[0011]根据本申请实施例提供的技术方案，所述环状球面反射区靠近所述平面非反射区一侧的直径为66mm，且其远离所述平面非反射区一侧的直径为250mm。
[0012]根据本申请实施例提供的技术方案，所述第一环区的曲率半径为87.2mm，且所述第二环区的曲率半径为87.8mm。
[0013]根据本申请实施例提供的技术方案，所述第二焦点处的光线能量与所述第三焦点处的光线能量相等，且二者之和等于所述光源发射的光线总能量。
[0014]第二方面，本申请提供一种用于太阳模拟器的紫外辐照装置，包括：
[0015]上述的一种聚光镜；
[0016]光源装置，其设置在所述第一焦点处；
[0017]在所述光源装置发射光线时，光线经所述第一环区反射汇聚至所述第二焦点处，且其经所述第二环区反射汇聚至所述第三焦点处；所述第二焦点与所述第三焦点相邻设置，且所述第二焦点相对靠近所述第一焦点；
[0018]积分棒，其入射端面位于所述第二焦点与所述第三焦点连线的中线处，且所述入射端面与所述平面非反射区的法线垂直设置。
[0019]根据本申请实施例提供的技术方案，所述光源装置为球形汞氙灯。
[0020]综上所述，本技术方案具体地公开了一种聚光镜的具体结构。本申请具体地设计聚光镜本体，其具有位于中心的平面非反射区与与平面非反射区边沿连接的环状球面反射区，通过在环状球面反射区内壁上沿平面非反射区法线方向依次交替设置第一环区与第二环区，并且二者具备相同的第一焦点，光源自第一焦点发射光线，光线经第一环区反射汇聚至第二焦点，经第二环区反射汇聚至第三焦点，使得光线能量均匀分布在两个焦点，使得反射后的聚焦光斑均匀化，改善聚焦光斑分布方式。
附图说明
[0021]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0022]图1为传统太阳模拟器中积分棒入射端面聚焦光斑功率密度分布示意图。
[0023]图2为一种聚光镜及用于太阳模拟器的紫外辐照装置的结构示意图。
[0024]图3为本紫外辐照装置中积分棒入射端面聚焦光斑功率密度分布示意图。
[0025]图4为传统太阳模拟器中积分棒出射端面光斑功率密度分布曲线示意图。
[0026]图5为本紫外辐照装置中积分棒出射端面光斑功率密度分布曲线示意图。
[0027]图中标号：1、聚光镜本体；2、光源装置；3、积分棒；4、第一环区；5、第二环区；6、第二焦点；7、第三焦点；8、入射端面。
具体实施方式
[0028]下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。
[0029]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相
互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0030]实施例一
[0031]请参考图2所示的本申请提供的一种聚光镜的结构示意图，包括：
[0032]聚光镜本体1，其具有位于中心的平面非反射区和与所述平面非反射区边沿连接的环状球面反射区；
[0033]所述环状球面反射区内壁上沿所述平面非反射区的法线方向依次交替设有具备第一曲率半径的第一环区4和具备第二曲率半径的第二环区5；
[0034]所述第一环区4与所述第二环区5具备相同的第一焦点；
[0035]光源自所述第一焦点发射的光线经过所述第一环区4的反射汇聚至第二焦点6处，且其经过所述第二环区5的反射汇聚至第三焦点7处。
[0036]在本实施例中，如图2所示，聚光镜本体1，其具有位于中心的平面非反射区与与平面非反射区边沿连接的环状球面反射区；平面非反射区对光线无反射作用；第一环区4与第二环区5，依次交替设置在环状球面反射区内壁上沿平面非反射区的法线方向，用于反射光源发出的光线；
[0037]此处，第一环区4与第二环区5具备相同的第一焦点，即相当于传统聚光镜中光源放置的焦点，光源可自第一焦点发射光线，光线经第一环区4的反射汇聚至第二焦点6处，光线经第二环区5的反射汇聚至第三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚光镜，其特征在于，包括：聚光镜本体（1），其具有位于中心的平面非反射区和与所述平面非反射区边沿连接的环状球面反射区；所述环状球面反射区内壁上沿所述平面非反射区的法线方向依次交替设有具备第一曲率半径的第一环区（4）和具备第二曲率半径的第二环区（5）；所述第一环区（4）与所述第二环区（5）具备相同的第一焦点；光源自所述第一焦点发射的光线经过所述第一环区（4）的反射汇聚至第二焦点（6）处，且其经过所述第二环区（5）的反射汇聚至第三焦点（7）处。2.根据权利要求1所述的一种聚光镜，其特征在于，所述第一焦点、所述第二焦点（6）和所述第三焦点（7）均位于所述平面非反射区的法线方向上。3.根据权利要求1所述的一种聚光镜，其特征在于，所述环状球面反射区靠近所述平面非反射区一侧的直径为66mm，且其远离所述平面非反射区一侧的直径为250mm。4.根据权利要求3所述的一种聚光镜，其特征在于，所述第一曲率半径为87.2mm，且所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宇，于强，刘宠，张永泰，徐博文，王晶虎，姜海富，郑慧奇，赵越阳，
申请(专利权)人：北京卫星环境工程研究所，
类型：发明
国别省市：