高效率光学积分器的制作方法

本发明涉及光学积分器技术领域，尤其涉及一种高效率光学积分器。

背景技术

太阳模拟器可以模拟真实太阳的发光特性，用于模拟地球外层空间太阳光辐射，能够在在地面实验室内逼真再现空间环境太阳辐照的准直性、均匀性和光谱特性。太阳模拟器主要由光源、聚光反射镜、光学积分器和准直镜等组成，光源发出亮度均匀的光经过聚光反射镜后，经光学积分器由准直镜成平行光出射，完成对无穷远太阳的模拟。

光学积分器是使太阳模拟器产生均匀辐照面的关键组件，位于聚光反射镜和准直镜之间，能有效改善光照的光学均匀性。光学积分器主要包括两组透镜，前组透镜位于聚光反射镜第二焦面处，起到场镜作用并把聚光反射镜出瞳成像到后组透镜上；后组透镜把对应的所述前组透镜成像并重叠到被照面同一位置。因为前组透镜将聚光反射镜第二焦面上的辐照度分布进行了对称分割，获得的光照均匀性显著地好于第二焦面上的原光照均匀性。后组透镜将所有前组透镜的像叠加后，光照的光学均匀性误差可以相互补偿，故在重叠像面位置处光学均匀性最好，作为辐照均匀面。

由于太阳模拟器系统的能量几乎全部集中在光学积分器上，因此光学积分器处的温度可接近1000℃。为满足高温环境的要求，目前通常使用石英玻璃作为光学积分器基底，将两组透镜(前组场镜和后组投影镜)分别粘接在玻璃基底上。但是，这又使光线通过光学积分器时要同时多通过两层玻璃基底，而产生能量损失。

因此，针对以上不足，需要提供一种新的光学积分器，既能满足高温环境的使用需求，又能减小系统能量损失。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有光学积分器采用石英玻璃作基底，增加了光线传输过程中能量损失的缺陷，提供一种高效率光学积分器。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高效率光学积分器，它包括第一组透镜和第二组透镜，它还包括：不锈钢底板和多个镜片支柱，

不锈钢底板上设置一组镂空孔，所述一组镂空孔用于安装第一组透镜，不锈钢底板上每一个镂空孔外围支撑有镜片支柱，镜片支柱用于固定第二组透镜，使第二组透镜和第一组透镜的位置相对应。

在根据本发明的高效率光学积分器中，所述一组镂空孔为呈蜂窝状排布的一组镂空孔。

在根据本发明的高效率光学积分器中，所述镜片支柱为陶瓷支柱。

在根据本发明的高效率光学积分器中，镜片支柱的分布形式包括：使每个镂空孔外围均匀分散六个镜片支柱。

在根据本发明的高效率光学积分器中，所述镜片支柱首端与不锈钢底板通过一号螺钉连接。

在根据本发明的高效率光学积分器中，所述镜片支柱末端与第二组透镜通过二号螺钉连接。

在根据本发明的高效率光学积分器中，每一个二号螺钉将其对应的所有相邻透镜镜片同时与相应镜片支柱夹紧固定。

实施本发明的高效率光学积分器，具有以下有益效果：本发明采用不锈钢底板作为光学积分器的基底安装镜片，能满足光学积分器高温环境的使用需求；它将其中一组透镜安装在不锈钢底板的镂空孔内，另一组透镜采用镜片支柱支撑，使光路无障碍的仅通过两组透镜传输，而不必附带经过其它元件造成附加能量损耗，因此避免了光线的额外能量损失，有助于提高太阳模拟器整体的系统效率。

附图说明

图1为根据本发明的高效率光学积分器的示例性结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种高效率光学积分器，它包括第一组透镜和第二组透镜，结合图1所示，它还包括：不锈钢底板1和多个镜片支柱2，

不锈钢底板1上设置一组镂空孔，所述一组镂空孔用于安装第一组透镜，不锈钢底板1上每一个镂空孔外围支撑有镜片支柱2，镜片支柱2用于固定第二组透镜，使第二组透镜和第一组透镜的位置相对应。

本实施方式对比于现有采用石英玻璃作为基底的光学积分器而设计，光线在石英基底的光学积分器中传输时，不仅要通过两组透镜，还要经过石英基底，因此能量损耗大；而本实施方式中以镂空孔的方式安装一组透镜，另一组透镜通过外边缘支撑的镜片支柱固定，最大限度的保证了光线的有效传输，从而减少了能量损失。

事实上，两组透镜也可以通过两块不锈钢板的镂空孔来分别固定，然后在两块不锈钢板之间设置一些支撑柱来确定两组组透镜之间的距离。此时，支撑柱个数只要支撑强度能够满足需求即可。

本实施方式中，采用了多个镜片支柱在镂空孔周围均匀分散的方式支撑第二组透镜，能获得稳定性更好的支撑效果。

图1对本发明进行了简单示意，不锈钢底板1上的镂空孔安装有第一组透镜的每个透镜单元；镂空孔的分布形式需要与第一组透镜中透镜单元的分布形式相适应。镜片支柱2支撑第二组透镜的每个透镜单元如图中左上角位置所示，图中仅给出第二组透镜中部分透镜单元的连接示意。

结合图1所示，为了配合第一组透镜中透镜单元的排布形式，所述一组镂空孔可以为呈蜂窝状排布的一组镂空孔，相邻孔与孔之间的底板间隙作为镜片支柱2的支撑安装空间。

考虑到光学积分器的温度环境接近1000℃，在不锈钢底板1能够满足温度要求的基础上，镜片支柱2的选择也既要满足不会额外造成光线能量损失，又要能耐高温。作为示例，所述镜片支柱2可以为陶瓷支柱，所述陶瓷支柱可耐高温烧结。

由于蜂窝状排布的镂空孔的特点，为使第二组透镜得到稳定的支撑，镜片支柱2的分布形式可包括：使每个镂空孔外围均匀分散六个镜片支柱2。蜂窝状排布的特点一般是每个中心孔周围最多具有六个相邻孔，相匹配的，六个镜片支柱2对应于六个相邻孔的位置设置，能形成对透镜单元均衡稳定的支撑；这相当于每个镜片支柱2周围最多相邻三个镂空孔。

作为示例，所述镜片支柱2首端与不锈钢底板1可以通过一号螺钉连接。螺钉连接方式能够确保结构稳定性，减少由于拉伸及承重造成的变形。

作为示例，所述镜片支柱2末端与第二组透镜通过二号螺钉连接。二号螺钉可以将透镜镜片夹紧固定在镜片支柱2的端面上。

进一步，每一个二号螺钉将其对应的所有相邻透镜镜片同时与相应镜片支柱2夹紧固定。由于相邻镂空孔之间的镜片支柱共用于对应的透镜镜片的支撑，因此，每个镜片支柱表面最多可搭接三个透镜镜片的边缘，此时，通过二号螺钉可以实现对三个透镜镜片边缘位置与对应镜片支柱的同时固定。

综上所述，本发明采用的不锈钢底板和镜片支柱能够满足积分器各部件的耐高温要求，又避免了玻璃基底造成的光线能量损失，有助于提高系统效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。