基于微凹型球面反射镜片的新型匀光器的研究
发布时间：2021-12-23 07:39
采用人造光源获得辐照强度均匀性比较好的光斑,一般采用光学积分器、匀光棒、积分球和光纤等方法。太阳模拟器中辐照强度均匀性是一项重要指标,一般采用光学积分器进行匀光,但是光学积分器具有加工复杂和成本高等问题。采用3D打印技术制备模具,将超高效镜面反射片压制为微凹型球面反射镜片,用2片微凹型球面反射镜片和圆筒形光导管组成新型匀光器,利用光的漫反射原理,在直径为150 mm的光斑上,可获得1.12%的辐照强度不均匀性,达到IEC 60904-9的A级水平。新型匀光器具有结构简单、光源利用率高、造价低廉等特点。
【文章来源】：自动化与仪器仪表. 2020,(11)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
70 mm×70 mm光斑面积上辐照强度3D分布图
采用SolidWorks三维立体绘图软件,设计出配对使用的微凹面型模具(母模)和微凸面型模具(公模),分别如图2(a)和(b)所示。采用型号为SLS-1材料和3D打印技术,打印出实体模具,其中图2(c)为SLS-1尼龙材料的母模实物照片,(d)为公模实物照片。采用传统的机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打印技术,完成公模和母模就方便简单了,并且速度快;采用尼龙材料,价格也比较便宜,适合批量小、各种参数变化比较多的实验过程中使用;尼龙模具可以反复使用,批量压制时,成本较低。采用3M公司的DF2000MA型超高效镜面反射片作为压制微凹型球面反射镜片的原材料。3M公司的超高效镜面反射片,是在0.5 mm厚度的铝基底上复合了聚合物薄膜,铝基底具有较好的延展性,适合压制微凹型球面反射镜片。超高效镜面反射片在380～780 nm的可见光范围内,具有平均99.56%的超高反射率[1,19],已在LED太阳模拟器球门多点光源的匀光[1]和LED量子效率仪的平面多种LED光源的汇聚[20,21]方面得到了较好的应用。利用微凹型球面反射镜片制作新型匀光器,应用在太阳模拟器上,按照太阳模拟器的国际标准IEC 60904-9的要求[22],其光谱范围为400～1 100 nm,在400～980 nm波长范围内,该反射片具有平均98.72%的反射率,在980～1 100 nm波长范围内,仍具有平均86.27%的反射率,所以该反射镜片适合作为太阳模拟器的反射镜片。
采用人造光源获得辐照强度均匀性比较好的光斑,一般采用光学积分器、匀光棒、积分球和光纤等方法[4, 10-11]。图1所示为光学积分器的结构示意图(a)和实物照片(b),光学积分器主要是由两组复眼透镜阵列(场镜、投影镜)和两块附加镜(Ⅰ、Ⅱ)构成。复眼透镜阵列积分器包含两个透镜阵列,光经过附加镜I和场镜进行分割,再经投影镜和附加镜II进行成像。前面透镜阵列中每个小透镜会把光源成像到后面透镜阵列对应的小透镜上,即产生较多光源的虚像;后面透镜阵列中的小透镜,作用和场镜类似,将光源的虚像再次成像,最后经附加镜II,叠加到辐照面上,在辐照面上形成一个比较均匀的辐照强度。复眼透镜阵列光学积分器是太阳模拟器比较常用的匀光器。光学积分器存在着设计复杂、加工难度比较大、制造工艺复杂、造价比较高、对光的反射损失高等问题[6,8-10,12-18]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高光谱匹配LED太阳模拟器的研究[J]. 胡鹏飞,王广才,王静,欧琳,朱小峰. 自动化与仪器仪表. 2020(07)
[2]LED作为量子效率仪中单色光的可行性研究[J]. 朱小峰,池梓榕,胡鹏飞,欧琳,王静,王广才. 光谱学与光谱分析. 2019(11)
[3]大幅面太阳全光谱辐照系统的设计[J]. 刘建河,白海龙,赵玉丹. 兵工学报. 2019(10)
[4]LED量子效率仪的研究[J]. 朱小峰,王广才,胡鹏飞,王静,欧琳,池梓榕,李波光,冯九龙,江鹤,李跃龙,赵二刚,马林川,张晓丹,赵颖. 自动化与仪器仪表. 2019(07)
[5]大面积发散太阳模拟器的均匀照明[J]. 张燃,张国玉,张健,徐达,孙高飞,刘石,苏拾,杨松洲. 光学精密工程. 2019(03)
[6]太阳模拟器用新型集束式光学积分器研究[J]. 李志强,苏拾,王国名,张国玉. 激光与光电子学进展. 2014(12)
[7]提高太阳模拟器辐照均匀性的光学系统优化设计[J]. 王国名,张国玉,刘石,王鹏伟. 激光与光电子学进展. 2014(01)
[8]光学积分器对辐照均匀性影响的仿真分析[J]. 王国名,张国玉,刘石. 光学技术. 2013(06)
[9]太阳模拟器用光学积分器设计[J]. 刘石,张国玉,孙高飞,苏拾,王凌云,高玉军. 光子学报. 2013(04)
[10]太阳模拟器的研究概况及发展趋势[J]. 杜景龙,唐大伟,黄湘. 太阳能学报. 2012(S1)
博士论文
[1]大口径发散式同轴太阳模拟器及其关键技术研究[D]. 张燃.长春理工大学 2019
本文编号：3548077
【文章来源】：自动化与仪器仪表. 2020,(11)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
70 mm×70 mm光斑面积上辐照强度3D分布图
采用SolidWorks三维立体绘图软件,设计出配对使用的微凹面型模具(母模)和微凸面型模具(公模),分别如图2(a)和(b)所示。采用型号为SLS-1材料和3D打印技术,打印出实体模具,其中图2(c)为SLS-1尼龙材料的母模实物照片,(d)为公模实物照片。采用传统的机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打印技术,完成公模和母模就方便简单了,并且速度快;采用尼龙材料,价格也比较便宜,适合批量小、各种参数变化比较多的实验过程中使用;尼龙模具可以反复使用,批量压制时,成本较低。采用3M公司的DF2000MA型超高效镜面反射片作为压制微凹型球面反射镜片的原材料。3M公司的超高效镜面反射片,是在0.5 mm厚度的铝基底上复合了聚合物薄膜,铝基底具有较好的延展性,适合压制微凹型球面反射镜片。超高效镜面反射片在380～780 nm的可见光范围内,具有平均99.56%的超高反射率[1,19],已在LED太阳模拟器球门多点光源的匀光[1]和LED量子效率仪的平面多种LED光源的汇聚[20,21]方面得到了较好的应用。利用微凹型球面反射镜片制作新型匀光器,应用在太阳模拟器上,按照太阳模拟器的国际标准IEC 60904-9的要求[22],其光谱范围为400～1 100 nm,在400～980 nm波长范围内,该反射片具有平均98.72%的反射率,在980～1 100 nm波长范围内,仍具有平均86.27%的反射率,所以该反射镜片适合作为太阳模拟器的反射镜片。
采用人造光源获得辐照强度均匀性比较好的光斑,一般采用光学积分器、匀光棒、积分球和光纤等方法[4, 10-11]。图1所示为光学积分器的结构示意图(a)和实物照片(b),光学积分器主要是由两组复眼透镜阵列(场镜、投影镜)和两块附加镜(Ⅰ、Ⅱ)构成。复眼透镜阵列积分器包含两个透镜阵列,光经过附加镜I和场镜进行分割,再经投影镜和附加镜II进行成像。前面透镜阵列中每个小透镜会把光源成像到后面透镜阵列对应的小透镜上,即产生较多光源的虚像;后面透镜阵列中的小透镜,作用和场镜类似,将光源的虚像再次成像,最后经附加镜II,叠加到辐照面上,在辐照面上形成一个比较均匀的辐照强度。复眼透镜阵列光学积分器是太阳模拟器比较常用的匀光器。光学积分器存在着设计复杂、加工难度比较大、制造工艺复杂、造价比较高、对光的反射损失高等问题[6,8-10,12-18]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高光谱匹配LED太阳模拟器的研究[J]. 胡鹏飞,王广才,王静,欧琳,朱小峰. 自动化与仪器仪表. 2020(07)
[2]LED作为量子效率仪中单色光的可行性研究[J]. 朱小峰,池梓榕,胡鹏飞,欧琳,王静,王广才. 光谱学与光谱分析. 2019(11)
[3]大幅面太阳全光谱辐照系统的设计[J]. 刘建河,白海龙,赵玉丹. 兵工学报. 2019(10)
[4]LED量子效率仪的研究[J]. 朱小峰,王广才,胡鹏飞,王静,欧琳,池梓榕,李波光,冯九龙,江鹤,李跃龙,赵二刚,马林川,张晓丹,赵颖. 自动化与仪器仪表. 2019(07)
[5]大面积发散太阳模拟器的均匀照明[J]. 张燃,张国玉,张健,徐达,孙高飞,刘石,苏拾,杨松洲. 光学精密工程. 2019(03)
[6]太阳模拟器用新型集束式光学积分器研究[J]. 李志强,苏拾,王国名,张国玉. 激光与光电子学进展. 2014(12)
[7]提高太阳模拟器辐照均匀性的光学系统优化设计[J]. 王国名,张国玉,刘石,王鹏伟. 激光与光电子学进展. 2014(01)
[8]光学积分器对辐照均匀性影响的仿真分析[J]. 王国名,张国玉,刘石. 光学技术. 2013(06)
[9]太阳模拟器用光学积分器设计[J]. 刘石,张国玉,孙高飞,苏拾,王凌云,高玉军. 光子学报. 2013(04)
[10]太阳模拟器的研究概况及发展趋势[J]. 杜景龙,唐大伟,黄湘. 太阳能学报. 2012(S1)
博士论文
[1]大口径发散式同轴太阳模拟器及其关键技术研究[D]. 张燃.长春理工大学 2019
本文编号：3548077
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/yiqiyibiao/3548077.html
