[go: up one dir, main page]

CN113054909A - 一种火星表面光谱模拟器 - Google Patents

一种火星表面光谱模拟器 Download PDF

Info

Publication number
CN113054909A
CN113054909A CN202110367565.3A CN202110367565A CN113054909A CN 113054909 A CN113054909 A CN 113054909A CN 202110367565 A CN202110367565 A CN 202110367565A CN 113054909 A CN113054909 A CN 113054909A
Authority
CN
China
Prior art keywords
filter
light beam
filters
mars
spectrum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110367565.3A
Other languages
English (en)
Inventor
徐建文
金亚方
倪家伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Fuchang Space Technology Co ltd
Original Assignee
Suzhou Fuchang Space Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Fuchang Space Technology Co ltd filed Critical Suzhou Fuchang Space Technology Co ltd
Priority to CN202110367565.3A priority Critical patent/CN113054909A/zh
Publication of CN113054909A publication Critical patent/CN113054909A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
    • H02S50/10—Testing of PV devices, e.g. of PV modules or single PV cells
    • H02S50/15—Testing of PV devices, e.g. of PV modules or single PV cells using optical means, e.g. using electroluminescence
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0927—Systems for changing the beam intensity distribution, e.g. Gaussian to top-hat
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/095—Refractive optical elements
    • G02B27/0955—Lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/005—Diaphragms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种火星表面光谱模拟器，包括光源组件、匀光器和滤光片组；光源组件用于出射光束，匀光器和滤光片组依次位于光束的传播路径上，匀光器包括多个分立透镜组，用于对光束进行分割，并出射均匀光束，滤光片组用于对均匀光束的光谱进行调节，出射火星表面模拟光束。本发明实施例提供的火星表面光谱模拟器，通过设置匀光器包括多个分立透镜组，将高斯分布的光束分割为多束光束，多束光束叠加后形成具有高均匀度分布的均匀光束，利用滤光片组用于对均匀光束的光谱进行调节，以对均匀光束进行调制，使得均匀光束的光谱与火星表面的光谱相近，从而实现具有高均匀度分布的火星表面模拟光束。

Description

一种火星表面光谱模拟器
技术领域
本发明实施例涉及光学技术领域，尤其涉及一种火星表面光谱模拟器。
背景技术
火星距离太阳1.52au，到达火星表面的光强相比地球大大减弱，火星轨道的平均光强为590W/m2，地球轨道AM0标准光强为1367W/m2，即火星轨道平均太阳光强仅为地球AM0标准光强的约43％。此外，根据近日、远日点不同，火星的光强还会有±19％的波动(对应的太阳光强约为493～717W/m2)，按比例计算为地球光强的36％～53％。
此外，由于火星表面大气成分及悬浮尘埃的存在，太阳光穿过火星大气层到达火星表面的过程中会受到吸收和散射，造成火星光强进一步降低，同时不同波长范围内的吸收和散射的作用是不同的，造成火星光谱出现较大的变化，在蓝光段太阳光在火星大气的透过率只有70％左右，而红光和可见光的透过率可达85％左右，火星表面光谱相对于AM0光谱有较大的畸变。
而火星光谱是火星光谱太阳电池研制以及火星车太阳电池阵性能评价的重要输入，若使用现有的AM0光谱模拟器进行火星表面探测用太阳电池测试，测试结果与在火星表面的实际性能输出会存在巨大的差异。
发明内容
本发明提供一种火星表面光谱模拟器，以实现火星表面光谱的模拟。
本发明实施例提供了一种火星表面光谱模拟器，包括光源组件、匀光器和滤光片组；
所述光源组件用于出射光束；所述匀光器和所述滤光片组依次位于所述光束的传播路径上；
所述匀光器包括多个分立透镜组，用于对光束进行分割，并出射均匀光束；
所述滤光片组用于对所述均匀光束的光谱进行调节，出射火星表面模拟光束。
可选的，多个所述分立透镜组包括多个第一分立透镜组和多个第二分立透镜组，所述均匀光束包括第一均匀光束和第二均匀光束，所述第一分立透镜组用于将所述光束转换为所述第一均匀光束，所述第二分立透镜组用于将所述光束转换为所述第二均匀光束；
所述滤光片组包括多个AM0滤光片和多个调制滤光片，所述AM0滤光片与所述第一分立透镜组一一对应设置，所述调制滤光片与所述第二分立透镜组一一对应设置；
所述火星表面模拟光束包括第一调制光束和第二调制光束，所述AM0滤光片用于对所述第一均匀光束的光谱进行调制，出射所述第一调制光束；所述调制滤光片用于对所述第二均匀光束的光谱进行调制，出射所述第二调制光束。
可选的，多个所述第二分立透镜组围绕多个所述第一分立透镜组设置；多个所述调制滤光片围绕多个所述AM0滤光片设置。
可选的，多个所述调制滤光片包括第一结滤光片、第二结滤光片和第三结滤光片；
所述第一结滤光片的透射波长范围为300nm～700nm，所述第二结滤光片的透射波长范围为700nm～850nm，所述第三结滤光片的透射波长范围为900nm～1700nm。
可选的，所述第二结滤光片包括第一子滤光片和第二子滤光片，所述第一子滤光片和所述第二子滤光片沿所述第二均匀光束的传播方向层叠设置，所述第一子滤光片的透射波长范围为700nm～1100nm，所述第二子滤光片的透射波长范围为400nm～850nm。
可选的，多个所述分立透镜组包括7个所述第一分立透镜组和12个所述第二分立透镜组，12个所述第二分立透镜组围绕7个所述第一分立透镜组设置；所述滤光片组包括7个所述AM0滤光片和12个所述调制滤光片，12个所述调制滤光片围绕7个所述AM0滤光片设置；
12个所述调制滤光片包括4个所述第一结滤光片、4个所述第二结滤光片和4个所述第三结滤光片，所述第一结滤光片、所述第二结滤光片和所述第三结滤光片交替排布。
可选的，所述火星表面光谱模拟器还包括光阑组件和步进电机，所述光阑组件位于所述第二调制光束的传播路径上；
所述光阑组件包括多个光阑，所述光阑与所述调制滤光片一一对应设置；
所述步进电机分别与多个所述光阑连接。
可选的，所述光源组件包括氙灯，抛物面反射镜和全反镜；
所述氙灯用于出射光束，所述抛物面反射镜和全反镜依次位于所述光束的传播路径上。
可选的，所述火星表面光谱模拟器还包括温控测试平台，所述温控测试平台位于所述火星表面模拟光束的传播路径上，所述温控测试平台用于承载待测火星光谱太阳电池。
可选的，所述火星表面光谱模拟器还包括电源和控制与数据采集处理系统，所述电源分别与所述光源组件和所述控制与数据采集处理系统连接，所述控制与数据采集处理系统与所述光源组件连接。
本发明实施例提供的火星表面光谱模拟器，通过设置光源组件出射光束，设置匀光器包括多个分立透镜组，将高斯分布的光束分割为多束光束，多束光束叠加后形成具有高均匀度分布的均匀光束，利用滤光片组用于对均匀光束的光谱进行调节，以对均匀光束进行调制，使得均匀光束的光谱与火星表面的光谱在300nm～1700nm波段达到3A+标准，从而形成具有高均匀度分布的火星表面模拟光束，采用本发明实施例提供的火星表面光谱模拟器进行火星表面探测用太阳电池的测试，测试结果与在火星表面的实际性能输出接近，解决了使用现有的AM0光谱模拟器进行火星表面探测用太阳电池测试的测试结果与在火星表面的实际性能输出会存在巨大的差异的问题，提高了火星表面探测用太阳电池的测试准确度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种火星表面光谱模拟器的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种火星表面光谱模拟器的局部结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种匀光器的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种光源组件出射的光束所形成的光斑的示意图；
图5为本发明实施例提供的一种匀光器出射的均匀光束的示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种火星表面光谱模拟器的局部结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种火星表面光谱的示意图；
图8为本发明实施例提供的一种滤光片组的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的一种第一结滤光片的透过率示意图；
图10为本发明实施例提供的一种第二结滤光片的透过率示意图；
图11为本发明实施例提供的一种第三结滤光片的透过率示意图；
图12为本发明实施例提供的一种光谱分段调节的示意图；
图13为本发明实施例提供的一种第一子滤光片的透过率示意图；
图14为本发明实施例提供的一种第二子滤光片的透过率示意图；
图15为本发明实施例提供的又一种火星表面光谱模拟器的局部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明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本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1为本发明实施例提供的一种火星表面光谱模拟器的结构示意图，图2为本发明实施例提供的一种火星表面光谱模拟器的局部结构示意图，图3为本发明实施例提供的一种匀光器的结构示意图，如图1-3所示，本发明实施例提供的火星表面光谱模拟器包括光源组件10、匀光器11和滤光片组12，光源组件10用于出射光束20，匀光器11和滤光片组12依次位于光束20的传播路径上，匀光器11包括多个分立透镜组30，用于对光束20进行分割，并出射均匀光束21，滤光片组12用于对均匀光束21的光谱进行调节，出射火星表面模拟光束22。
其中，如图1-3所示，光源组件10出射光束20，从而为火星表面光谱模拟器提供辐照源。
继续参考图1-3，匀光器11包括多个分立透镜组30，从而将光束20分割为多束光束，多束光束叠加后形成均匀光束21。示例性的，如图3所示，以匀光器11包括19个分立透镜组30为例，19个分立透镜组30将光束20分割为19束光束，19束光束在照射面41上进行叠加，形成均匀的光斑。
图4为本发明实施例提供的一种光源组件出射的光束所形成的光斑的示意图，图5为本发明实施例提供的一种匀光器出射的均匀光束的示意图，如图3-5所示，可选的，分立透镜组30包括场透镜31和投影透镜32，场透镜31和投影透镜32的结构、相对孔径、焦距、厚度、尺寸均相同，且场透镜31和投影透镜32对称设置。进一步地，场透镜31和投影透镜32均设置为凸透镜，投影透镜32位于场透镜31的焦点处，场透镜31位于投影透镜32的焦点处。如图4所示，光源组件10出射的光束20所形成的光斑为高斯分布，照度分布并不均匀，入射至到匀光器11的光束20经多个分立透镜组30的场透镜31分割，形成多束光束，多束光束再经多个分立透镜组30的投影透镜32的成像，形成均匀光束21，如图3和图5所示，均匀光束21在照射面41形成具有高均匀度分布的光斑，从而实现对光束20的均匀化。此外，由场透镜31和投影透镜32组成的多个分立透镜组30还能够起到准直的作用，从而无需再额外设置准直透镜组，降低了火星表面光谱模拟器的复杂度。
继续参考图1-3，滤光片组12对均匀光束21的光谱进行调节，以对均匀光束21进行调制，使得均匀光束21的光谱与火星表面的光谱相近，从而形成具有高均匀度分布的火星表面模拟光束22，采用本发明实施例提供的火星表面光谱模拟器进行火星表面探测用太阳电池的测试，测试结果与在火星表面的实际性能输出接近，从而提高了火星表面探测用太阳电池的测试准确度。
综上所述，本发明实施例提供的火星表面光谱模拟器，通过设置光源组件10出射光束20，设置匀光器11包括多个分立透镜组30，将高斯分布的光束20分割为多束光束，多束光束叠加后形成具有高均匀度分布的均匀光束21，利用滤光片组12用于对均匀光束21的光谱进行调节，以对均匀光束21进行调制，使得均匀光束21的光谱与火星表面的光谱相近，从而形成具有高均匀度分布的火星表面模拟光束22，采用本发明实施例提供的火星表面光谱模拟器进行火星表面探测用太阳电池的测试，测试结果与在火星表面的实际性能输出接近，解决了使用现有的AM0光谱模拟器进行火星表面探测用太阳电池测试的测试结果与在火星表面的实际性能输出会存在巨大的差异的问题，提高了火星表面探测用太阳电池的测试准确度。
图6为本发明实施例提供的另一种火星表面光谱模拟器的局部结构示意图，如图6所示，可选的，多个分立透镜组30包括第一分立透镜组111和第二分立透镜组112，均匀光束21包括第一均匀光束211和第二均匀光束212，第一分立透镜组111用于将光束20转换为第一均匀光束211，第二分立透镜组112用于将光束20转换为第二均匀光束212。滤光片组12包括AM0滤光片121和多个调制滤光片122，AM0滤光片121与第一分立透镜组111一一对应设置，调制滤光片122与第二分立透镜组112一一对应设置，火星表面模拟光束22包括第一调制光束221和第二调制光束222，AM0滤光片121用于对第一均匀光束211的光谱进行调制，出射第一调制光束221，调制滤光片122用于对第二均匀光束212的光谱进行调制，出射第二调制光束222。
具体的，如图6所示，多个分立透镜组30包括第一分立透镜组111和第二分立透镜组112，滤光片组12包括AM0滤光片121和多个调制滤光片122。第一分立透镜组111将光束20转换为第一均匀光束211，AM0滤光片121位于第一均匀光束211的传播路径上，AM0滤光片121对第一均匀光束211的光谱进行滤光，出射第一调制光束221，以使第一调制光束221的光谱与大气圈外的太阳光谱相近。第二分立透镜组112将光束20转换为第二均匀光束212，调制滤光片122位于第二均匀光束212的传播路径上，调制滤光片122对第二均匀光束212的光谱进行滤光，出射第二调制光束222，将第一调制光束221的光谱作为基础光谱，叠加第二调制光束222形成火星表面模拟光束22，以使火星表面模拟光束22的光谱与火星表面的光谱相近。
图7为本发明实施例提供的一种火星表面光谱的示意图，如图7所示，AM0代表大气圈外的太阳光谱，t0.2Mars30、t0.5Mars30、t1Mars30、t1.5Mars30和t2Mars30分别代表火星表面悬浮尘埃的粒径不同时的火星表面光谱，其中，t后面的数字越大，代表火星表面悬浮尘埃的粒径越大，由图7可知，火星表面悬浮尘埃的粒径不同，对太阳光的吸收和散射不同，导致火星表面光强和光谱也会出现一定变化。在本实施例中，根据待测火星光谱太阳电池的测试需要，通过AM0滤光片121调整第一调制光束221的光谱与AM0太阳光谱相近，从而作为基础光谱，通过调制滤光片122调整第二调制光束222的光谱，使得第一调制光束221叠加第二调制光束222后形成火星表面模拟光束22，使得火星表面模拟光束22的光谱分别与火星表面悬浮尘埃的粒径不同时的火星表面的光谱相近，从而实现火星表面悬浮尘埃的粒径不同时火星表面光谱的模拟，以模拟在火星表面悬浮尘埃的粒径不同的环境光条件，对待测火星光谱太阳电池进行全方位测试。
继续参考图6，可选的，多个第二分立透镜组112围绕多个第一分立透镜组111设置，多个调制滤光片122围绕多个AM0滤光片121设置。
其中，如图6所示，位于匀光器11中心部分的第一分立透镜组111将光束20转换为第一均匀光束211，位于滤光片组12中心部分的AM0滤光片121对第一均匀光束211进行滤光，出射经过光谱调制的第一调制光束221，从而以第一调制光束221作为火星表面光谱模拟器的基础光谱。围绕多个第一分立透镜组111设置的第二分立透镜组112将光束20转换为第二均匀光束212，围绕多个AM0滤光片121的调制滤光片122对第二均匀光束212进行滤光，出射经过光谱调制的第二调制光束221，从而在第一调制光束221的基础上，叠加第二调制光束221，形成光谱与火星表面的光谱相近的火星表面模拟光束22。
图8为本发明实施例提供的一种滤光片组的结构示意图，图9为本发明实施例提供的一种第一结滤光片的透过率示意图，图10为本发明实施例提供的一种第二结滤光片的透过率示意图，图11为本发明实施例提供的一种第三结滤光片的透过率示意图，图12为本发明实施例提供的一种光谱分段调节的示意图，如图8-12所示，可选的，多个调制滤光片122包括第一结滤光片51、第二结滤光片52和第三结滤光片53，第一结滤光片51的透射波长范围为300nm～700nm，第二结滤光片52的透射波长范围为700nm～850nm，第三结滤光片53的透射波长范围为900nm～1700nm。
其中，如图8-12所示，设置多个调制滤光片122包括第一结滤光片51、第二结滤光片52和第三结滤光片53，第一结滤光片51、第二结滤光片52和第三结滤光片53将光谱为S1的第二均匀光束212分别转换为光谱为S2的第一结分量、光谱为S3的第二结分量和光谱为S4的第三结分量，第一结分量、第二结分量和第三结分量叠加形成第二调制光束222，进而在第一调制光束221的基础上，叠加第二调制光束221，形成光谱为S5的火星表面模拟光束22。其中，通过对第一结分量、第二结分量和第三结分量的多少分别进行调整，实现对光谱的分段调节，从而降低光谱的调节难度。
此外，第一结滤光片51的透射波长范围为300nm～700nm，第二结滤光片52的透射波长范围为700nm～850nm，第三结滤光片53的透射波长范围为900nm～1700nm，上述三段波长范围对应了三结砷化镓太阳电池的第一可调节部分、第二可调节部分和第三可调节部分，对上述三段波长范围得光谱分别进行调节，可使火星表面光谱模拟器适用于三结砷化镓太阳电池的测试。
需要说明的是，上述实施例仅以火星表面光谱模拟器用于三结砷化镓太阳电池的测试为例，在其他实施中，光谱的分段调节和每段光谱的波长范围可根据所需测试的太阳电池进行调整，例如，若需要测试的太阳电池为四结光伏电池，则多个调制滤光片122包括第一结滤光片、第二结滤光片、第三结滤光片和第四结滤光片，分别对应四结光伏电池的第一可调节部分、第二可调节部分、第三可调节部分和第四可调节部分，第一结滤光片、第二结滤光片、第三结滤光片和第四结滤光片的透射波长范围也可根据四结光伏电池的第一可调节部分、第二可调节部分、第三可调节部分和第四可调节部分的吸收波长范围进行调整，本发明实施例对此不作限定。
图13为本发明实施例提供的一种第一子滤光片的透过率示意图，图14为本发明实施例提供的一种第二子滤光片的透过率示意图，如图8-14所示，可选的，第二结滤光片52包括第一子滤光片和第二子滤光片(图中未示出)，第一子滤光片和第二子滤光片沿第二均匀光束212的传播方向层叠设置，第一子滤光片的透射波长范围为700nm～1100nm，第二子滤光片的透射波长范围为400nm～850nm。
其中，如图13和图14所示，通过采用透射波长范围为700nm～1100nm的第一子滤光片和透射波长范围为400nm～850nm的第二子滤光片叠加，实现第二结滤光片52的透射波长范围为700nm～850nm，可降低第二结滤光片52的制备工艺难度，使得第二结滤光片52更加容易实现。
继续参考图6和图8，多个分立透镜组30包括7个第一分立透镜组111和12个第二分立透镜组112，12个第二分立透镜组112围绕7个第一分立透镜组111设置。滤光片组12包括7个AM0滤光片121和12个调制滤光片122，12个调制滤光片122围绕7个AM0滤光片121设置。12个调制滤光片122包括4个第一结滤光片51、4个第二结滤光片52和4个第三结滤光片53，第一结滤光片51、第二结滤光片52和第三结滤光片53交替排布。
具体的，如图6和图8所示，设置匀光器11包括19个分立透镜组30，以将光束20分割为19束光束，19个分立透镜组30包括7个第一分立透镜组111和12个第二分立透镜组112，且第二分立透镜组112设置在7个第一分立透镜组111的外围，从而将19束光束划分为7束第一均匀光束211和12束第二均匀光束212。滤光片组12包括7个AM0滤光片121和12个调制滤光片122，且12个调制滤光片122围绕7个AM0滤光片121设置，从而将7束第一均匀光束211转换为7束第一调制光束221和12束第二调制光束。将12个调制滤光片122分为三组，每组调制滤光片122分别包括4个第一结滤光片51、4个第二结滤光片52和4个第三结滤光片53，从而将12束第二调制光束划分为4束第一结分量、4束第二结分量和4束第三结分量，通过对第一结分量、第二结分量和第三结分量分别进行调制，实现对光谱的分段调节。
其中，若分立透镜组30的数量过多，会增大光谱调节的复杂度；若分立透镜组30的数量过小，会降低均匀光束21的均匀度。因此，在本实施例中，通过设置匀光器11包括19个分立透镜组30，19个分立透镜组30包括7个第一分立透镜组111和12个第二分立透镜组112，并对应设置7个AM0滤光片121和12个调制滤光片122，不会使光谱的调节过于复杂的同时，保证了均匀光束21的均匀度。
继续参考图8，通过设置第一结滤光片51、第二结滤光片52和第三结滤光片53交替排布，使得第一结滤光片51、第二结滤光片52和第三结滤光片53均布在7个AM0滤光片121的外围，有助于提高光谱调节的均匀度。
图15为本发明实施例提供的又一种火星表面光谱模拟器的局部结构示意图，可选的，本发明实施例提供的火星表面光谱模拟器还包括光阑组件13和步进电机14，光阑组件13位于第二调制光束222的传播路径上，光阑组件13包括多个光阑131，光阑131与调制滤光片122一一对应设置，步进电机14分别与多个光阑131连接。
示例性的，如图15所示，匀光器通道1-12代表12个第二分立透镜组112，调制滤光片122与第二分立透镜组112一一对应设置，每一个调制滤光片122处设置有一个与调制滤光片122对应的光阑131，光阑131与步进电机14连接，使得光阑131可以在步进电机14的控制下打开或者关闭，从而增大或者减少对应的第一结分量、第二结分量以及第三结分量的光通量，其中，当光阑131逐渐关闭的时候，含有该结分量的光输出就会关断，该结的光谱分量减少；当光阑131逐渐打开的时候，含有该结分量的光输出就会慢慢放开，该结的光谱分量就会增加，从而通过光阑组件13和调制滤光片122相互匹配组合，实现各结分量的增大和减小，从而对第一调制光束222的光谱和光强进行微调，进而实现火星表面光谱的模拟。
需要注意的是，在其他实施例中，本领域技术人员也可通过其他方式对各结分量进行调节，例如，通过调整调制滤光片122的光学厚度，或者通过调整调制滤光片122的叠加数量等，本发明实施例对此不作限定。
继续参考图1，可选的，光源组件10包括氙灯101，抛物面反射镜102和全反镜103，氙灯101用于出射光束20，抛物面反射镜102和全反镜103依次位于光束20的传播路径上。
其中，如图1所示，采用氙灯101作为辐射源，可为火星表面光谱模拟器提供高亮度的稳定照明，且氙灯101出射的光束20的光谱接近太阳光谱，有助于提高光源的利用率。抛物面反射镜102对氙灯101出射的部分光束20进行反射，以提高光源的利用率，且抛物面反射镜102还可起到准直的作用。全反镜103对光束20进行全反射，从而改变光束20的传播方向，以使氙灯101出射的光束20以合适的角度传播至匀光器11。其中，全反镜103的数量和位置可根据实际需求进行设计，本发明实施例对此不作限定。
此外，继续参考图1，可选的，光源组件10还包括机箱15，机箱15用于容纳氙灯101，抛物面反射镜102和全反镜103，从而对氙灯101，抛物面反射镜102和全反镜103起到保护和固定的作用，避免氙灯101，抛物面反射镜102和全反镜103的位置受外界环境的影响，提高光源组件10的可靠性。
继续参考图1，可选的，本发明实施例提供的火星表面光谱模拟器还包括温控测试平台16，温控测试平台16位于火星表面模拟光束22的传播路径上，温控测试平台16用于承载待测火星光谱太阳电池。
其中，如图1所示，温控测试平台16用于放置待测火星光谱太阳电池(图中未示出)，从而通过使火星表面模拟光束22照射待测火星光谱太阳电池来对待测火星光谱太阳电池进行测试。其中，温控测试平台16可对其上放置的待测火星光谱太阳电池的温度进行调控，以保证待测火星光谱太阳电池的温度为恒温，提高测试的准确度；此外，还可通过对待测火星光谱太阳电池的温度进行梯度调整，以测试待测火星光谱太阳电池在不同温度条件下的性能，本领域技术人员可根据实际需求进行设置。
此外，继续参考图1，可选的，火星表面光谱模拟器还包括反射镜17，反射镜17位于火星表面模拟光束22的传播路径上，用于将火星表面模拟光束22反射至待测火星光谱太阳电池，以实现待测火星光谱太阳电池在火星表面模拟光束22照射下的性能测试。
继续参考图1，可选的，本发明实施例提供的火星表面光谱模拟器还包括电源18和控制与数据采集处理系统19，电源18分别与光源组件10和控制与数据采集处理系统19连接，控制与数据采集处理系统19与光源组件10连接。
其中，电源18可包括稳压电源和变压器，以为光源组件10提供直流稳压电源(DC电源)，保证光源组件10能够提供稳定的辐照源。控制与数据采集处理系统19与光源组件10连接，以实现对光源组件10的启动控制。
继续参考图1，控制与数据采集处理系统19还与电源18连接，以实现监控、互锁、光强反馈等功能，例如，通过光传感器采集光源组件10出射的光束20的光强，并将该光强反馈至控制与数据采集处理系统19，控制与数据采集处理系统19根据该光强调节电源18的输出功率，从而保证光源组件10输出的稳定性。
在其他实施例中，控制与数据采集处理系统19还可与步进电机14连接，以实现对火星表面模拟光束22的光谱的自动化调节，本领域技术人员可根据实际需求对火星表面光谱模拟器的各功能模块进行设置，本发明实施例对此不作限定。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种火星表面光谱模拟器，其特征在于，包括光源组件、匀光器和滤光片组；
所述光源组件用于出射光束；所述匀光器和所述滤光片组依次位于所述光束的传播路径上；
所述匀光器包括多个分立透镜组，用于对光束进行分割，并出射均匀光束；
所述滤光片组用于对所述均匀光束的光谱进行调节，出射火星表面模拟光束。
2.根据权利要求1所述的火星表面光谱模拟器，其特征在于，
多个所述分立透镜组包括多个第一分立透镜组和多个第二分立透镜组，所述均匀光束包括第一均匀光束和第二均匀光束，所述第一分立透镜组用于将所述光束转换为所述第一均匀光束，所述第二分立透镜组用于将所述光束转换为所述第二均匀光束；
所述滤光片组包括多个AM0滤光片和多个调制滤光片，所述AM0滤光片与所述第一分立透镜组一一对应设置，所述调制滤光片与所述第二分立透镜组一一对应设置；
所述火星表面模拟光束包括第一调制光束和第二调制光束，所述AM0滤光片用于对所述第一均匀光束的光谱进行调制，出射所述第一调制光束；所述调制滤光片用于对所述第二均匀光束的光谱进行调制，出射所述第二调制光束。
3.根据权利要求2所述的火星表面光谱模拟器，其特征在于，
多个所述第二分立透镜组围绕多个所述第一分立透镜组设置；多个所述调制滤光片围绕多个所述AM0滤光片设置。
4.根据权利要求2所述的火星表面光谱模拟器，其特征在于，
多个所述调制滤光片包括第一结滤光片、第二结滤光片和第三结滤光片；
所述第一结滤光片的透射波长范围为300nm～700nm，所述第二结滤光片的透射波长范围为700nm～850nm，所述第三结滤光片的透射波长范围为900nm～1700nm。
5.根据权利要求4所述的火星表面光谱模拟器，其特征在于，
所述第二结滤光片包括第一子滤光片和第二子滤光片，所述第一子滤光片和所述第二子滤光片沿所述第二均匀光束的传播方向层叠设置，所述第一子滤光片的透射波长范围为700nm～1100nm，所述第二子滤光片的透射波长范围为400nm～850nm。
6.根据权利要求4所述的火星表面光谱模拟器，其特征在于，
多个所述分立透镜组包括7个所述第一分立透镜组和12个所述第二分立透镜组，12个所述第二分立透镜组围绕7个所述第一分立透镜组设置；所述滤光片组包括7个所述AM0滤光片和12个所述调制滤光片，12个所述调制滤光片围绕7个所述AM0滤光片设置；
12个所述调制滤光片包括4个所述第一结滤光片、4个所述第二结滤光片和4个所述第三结滤光片，所述第一结滤光片、所述第二结滤光片和所述第三结滤光片交替排布。
7.根据权利要求2所述的火星表面光谱模拟器，其特征在于，
所述火星表面光谱模拟器还包括光阑组件和步进电机，所述光阑组件位于所述第二调制光束的传播路径上；
所述光阑组件包括多个光阑，所述光阑与所述调制滤光片一一对应设置；
所述步进电机分别与多个所述光阑连接。
8.根据权利要求1所述的火星表面光谱模拟器，其特征在于，
所述光源组件包括氙灯，抛物面反射镜和全反镜；
所述氙灯用于出射光束，所述抛物面反射镜和全反镜依次位于所述光束的传播路径上。
9.根据权利要求1所述的火星表面光谱模拟器，其特征在于，
所述火星表面光谱模拟器还包括温控测试平台，所述温控测试平台位于所述火星表面模拟光束的传播路径上，所述温控测试平台用于承载待测火星光谱太阳电池。
10.根据权利要求1所述的火星表面光谱模拟器，其特征在于，
所述火星表面光谱模拟器还包括电源和控制与数据采集处理系统，所述电源分别与所述光源组件和所述控制与数据采集处理系统连接，所述控制与数据采集处理系统与所述光源组件连接。
CN202110367565.3A 2021-04-06 2021-04-06 一种火星表面光谱模拟器 Pending CN113054909A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110367565.3A CN113054909A (zh) 2021-04-06 2021-04-06 一种火星表面光谱模拟器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110367565.3A CN113054909A (zh) 2021-04-06 2021-04-06 一种火星表面光谱模拟器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113054909A true CN113054909A (zh) 2021-06-29

Family

ID=76517618

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110367565.3A Pending CN113054909A (zh) 2021-04-06 2021-04-06 一种火星表面光谱模拟器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113054909A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090279277A1 (en) * 2008-05-09 2009-11-12 Jungwirth Douglas R Optical source assembly suitable for use as a solar simulator and associated methods
US20100014080A1 (en) * 2008-07-16 2010-01-21 Jungwirth Douglas R Method and system for a solar simulator
US20160327224A1 (en) * 2015-05-05 2016-11-10 The Boeing Company Optical Modifications for Changing Power Density of Solar Simulator Systems
CN107290296A (zh) * 2017-06-23 2017-10-24 山东大学 火星环境模拟实验装置及实验方法
CN214480478U (zh) * 2021-04-06 2021-10-22 苏州馥昶空间技术有限公司 一种火星表面光谱模拟器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090279277A1 (en) * 2008-05-09 2009-11-12 Jungwirth Douglas R Optical source assembly suitable for use as a solar simulator and associated methods
US20100014080A1 (en) * 2008-07-16 2010-01-21 Jungwirth Douglas R Method and system for a solar simulator
US20160327224A1 (en) * 2015-05-05 2016-11-10 The Boeing Company Optical Modifications for Changing Power Density of Solar Simulator Systems
CN107290296A (zh) * 2017-06-23 2017-10-24 山东大学 火星环境模拟实验装置及实验方法
CN214480478U (zh) * 2021-04-06 2021-10-22 苏州馥昶空间技术有限公司 一种火星表面光谱模拟器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8579446B2 (en) Variable-spectrum solar simulator
Herrero et al. Concentration photovoltaic optical system irradiance distribution measurements and its effect on multi‐junction solar cells
US10295131B2 (en) Solar simulator and method for operating a solar simulator
US5623149A (en) High fidelity dual source solar simulator
US20070267056A1 (en) Simulated solar light irradiation apparatus
US20110241549A1 (en) Light generator systems and methods
US9869868B2 (en) Light splitting module for obtaining spectrums and dual-mode multiplexing optical device
EP2157359B1 (en) Artificial light source generator
CN107389602A (zh) 一种基于dlp技术的光谱系统
CN214480478U (zh) 一种火星表面光谱模拟器
JP5583468B2 (ja) 擬似太陽光照射装置
CN114165748B (zh) 一种多段光谱可调稳态太阳模拟器
RU2380663C1 (ru) Имитатор солнечного излучения
CN115451379A (zh) 一种用于测试太阳电池电性能的太阳模拟器及其调整方法
CN113054909A (zh) 一种火星表面光谱模拟器
EP2790469B1 (en) Multi-lamp solar simulator
CN105841022B (zh) 一种太阳光源氙灯模拟系统
US9859842B2 (en) Device and method for testing a concentrated photovoltaic module
JP2011081274A (ja) 疑似スペクトル発生装置
US9689540B2 (en) Optical modifications for changing power density of solar simulator systems
CN207181290U (zh) 一种基于dlp技术的光谱系统
CN211317521U (zh) 一种光谱可调光源
CN119178512B (zh) 基于可编程均匀光源的光谱图像获取方法及装置
JP2007165376A (ja) 太陽電池出力測定用ソーラシミュレータ
CN115527434A (zh) 一种可见近红外波段精确模拟的太阳模拟器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination