В качестве ключевого оборудования для исследований контролируемого ядерного синтеза симулятор солнечного света имеет основную функцию воспроизведения характеристик солнечного излучения и обеспечения стандартизированной и повторяющейся световой среды для экспериментов. Его техническая архитектура и показатели производительности напрямую определяют точность и надежность испытаний устройства ядерного синтеза.
I. Основной состав: прецизионная синергия оптических систем
Симулятор солнечного света состоит из трех основных модулей: источника света, концентрирующей системы, системы гомогенизации и коллимации. В качестве основного источника света используются ксеноновые лампы, спектральное распределение которых совпадает с высотой естественного солнечного света и охватывает диапазон от видимого до ближнего инфракрасного диапазона. Система фокусировки использует эллипсоидальное зеркало, которое точно позиционирует источник света ксеноновой точки в первом фокусе и фокусирует световую энергию во втором фокусе через закон оптического отражения для достижения эффективного сбора световой энергии. Система гомогенизации делит световое поле через линзовую решетку (комплексную линзу), устраняет центральную проблему « горячей точки», так что однородность пятна достигает ±2%. коллимационная система использует коллимационную линзу для преобразования рассеянного света в параллельный свет, имитируя характеристики параллельного падения солнечного света.
Принцип работы: тройной прорыв в управлении световой энергией
Его принцип можно разбить на три этапа: « сходимость - гомогенизация - коллимация» световой энергии: высокоинтенсивный свет, излучаемый ксеноновыми лампами, отражается эллипсоидами, образуя высокоосвещенное пятно на втором фокусе; Линзовая решетка делит пятна на сотни подсветок, которые выравниваются с помощью эффекта суперпозиции; Прямая линза дополнительно сжимает угол рассеяния луча и в конечном итоге генерирует аналоговый солнечный свет с высоким уровнем облучения (до 1000 Вт / м²), высокой однородностью и гиперспектральным соответствием на целевой испытательной поверхности.
III. Три элемента производительности: совместная оптимизация спектра, однородности, стабильности
Спектральное соответствие: необходимо соответствовать стандарту IEC60904 - 9, чтобы разделить диапазон 400 - 1100 нм на шесть интервалов, доля облучения в каждом интервале и стандартное спектральное отклонение AM1.5G контролировались в пределах ±25% (стандарт), чтобы обеспечить высокую степень согласованности экспериментальных данных с реальной средой.
однородность пятна: благодаря совместному проектированию линзовой решетки и коллимационной линзы устраняется разница в облучении центра и края, однородность составляет ±2%, что отвечает строгим требованиям к согласованности оптического поля для фотоэлектрических компонентов, старения материала и других экспериментов.
Долгосрочная стабильность: использование высокостабильных ксеноновых ламп и технологий динамической калибровки для обеспечения колебаний уровня облучения < ±1% / ч для уменьшения экспериментальных ошибок, вызванных затуханием источника света или помехами окружающей среды. Например, симулятор определенного типа может поддерживать показатель спектрального соответствия и однородности ±2% после 1000 часов непрерывной работы.
Благодаря точной координации оптических систем и совместной оптимизации трех элементов производительности симулятор солнечного света обеспечивает стандартизированную оптическую среду для исследований контролируемого ядерного синтеза и становится ключевой технической поддержкой для продвижения « искусственного солнца» от экспериментальной установки к коммерческой электростанции.