一种三结砷化镓电池测试用三谱段太阳模拟器装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光谱技术领域中涉及的一种三谱段太阳模拟器装置。
【背景技术】
[0002]太阳模拟器是在室内模拟在不同大气质量条件下太阳光辐照特性的一种试验或标定设备。太阳模拟技术应用在很多领域，例如航天器的地面环境模拟试验；卫星飞行姿态控制用的太阳敏感器的地面模拟试验与标定；太阳光伏器件太阳电池的试验与检测，遥感技术中室内模拟太阳光谱辐照，生物科学中研宄植物发育与培育良种等等。不同场所的应用对太阳光辐照的要求是不同的，因此对太阳模拟器光学系统的要求也是有区别的。
[0003]目前人类在太空中的卫星等航天器两端都安装了大型的空间太阳电池阵，它是卫星等航天器的核心供电装置。随着空间太阳电池阵的不断发展，三结砷化镓电池已经逐渐取代了传统的硅光电池。三结砷化镓电池的光电转换效率比硅光电池要高很多，同时三结砷化镓电池的耐温性也比较好，而且可以制成薄膜和超薄型太阳电池。三结砷化镓电池的测试需要精确模拟空间太阳光的光谱特性。本发明中的三谱段太阳模拟器使用四种滤光片互相配合，能够在0.3 μm?0.65 μm，0.65 μm?0.9 μm，0.9 μm?1.7 μm各谱段内准确的模拟太空环境中太阳光的辐照度，可以为三结砷化镓电池的测试和筛选提供可靠的数据，从而为卫星的太阳电池阵性能提供有效的依据。
[0004]与本发明最为接近的已有技术是由中国科学院长春光学精密机械与物理研宄所研制的太阳模拟器，它的光谱匹配精度可以达到A级标准，如图1、图2所示，包括地脚1，底座2、聚光组件3、下箱体4、上箱体5、第一平面反射镜组件6、积分器组件7、前箱体8，第二平面反射镜组件9和准直物镜组件10。聚光组件3包括氙灯光源11、椭球反射镜12与其支撑调节机构和调灯机构；第一平面反射镜组件6由第一平面反射镜13及其支撑调节机构组成；积分器组件7由AMO滤光片14、光学积分器15与其支撑机构组成；第二平面反射镜组件9由第二平面反射镜16及其支撑调节机构组成；准直物镜组件10由准直物镜17及其支撑机构组成。具体结构关系是:地脚I安装在底座2下面的四个角来支撑装置；下箱体4安装在底座2的左半部分并与底座2固连，聚光组件3中的调灯机构安装在底座2的左半部分上面，并穿过下箱体底部上的孔伸向下箱体4的内部；氙灯光源11的下端与调灯机构的上端连接，椭球反射镜12安装在下箱体4上端的开口处，椭球反射镜12的边缘搭落在下箱体4的顶面上；上箱体5的底部开有窗口，上箱体5安装在下箱体4的上面，将椭球反射镜12及其支撑调节机构罩住，并使椭球反射镜12的反射面朝向上箱体5内的空间，用螺钉将上箱体5、椭球反射镜12和下箱体4三者固连在一起；安装在调灯机构上的氙灯光源11位于椭球反射镜12的第一焦点上，第一平面反射镜组件6安装在上箱体5左边斜面上的窗口内，并使装在第一平面反射镜组件6上的第一平面反射镜13的反射面与椭球反射镜12的光轴成成45度角，椭球反射镜12的光轴通过第一平面反射镜13的反射面的中心；上箱体5上部右侧壁开有窗口，前箱体8的左侧壁上也开有窗口，前箱体8安装在上箱体5的右侧，使上箱体5的右侧壁窗口与前箱体8的左侧壁窗口对齐，用螺钉固连，积分器组件7安装在上箱体5右侧的窗口内，也伸向前箱体8的左侧壁窗口内；第二平面反射镜组件9安装在前箱体8右面斜面上的窗口内，并使第二平面反射镜组件9上的第二平面反射镜16的中心、积分器组件7的中心、第一平面反射镜13的中心在同一光轴线上，第二平面反射镜16的反射面与同一光轴线成45度角，该同一光轴线与椭球反射镜12的光轴垂直；在同一光轴线上的积分器组件7中，从左至右依此排列装有AMO滤光片14和光学积分器15 ；ΑΜ0滤光片14的透光面与同一光轴线成70度角，光学积分器15由两组镜组构成，两组镜组都垂直于同一光轴线，左边的镜组称为场镜，位于椭球反射镜12的第二焦点处，右边的镜组称为投影镜。在前箱体8的底部开有窗口，在该窗口上安装有准直物镜组件10，使准直物镜组件10上的准直物镜17的光轴通过第二平面反射镜16的中心，同时准直物镜17的光轴与第二平面反射镜16、积分器组件7、第一平面反射镜13所在的同一光轴线垂直。
[0005]该太阳模拟器存在的主要问题是:使用单一的AMO滤光片对氙灯光谱进行滤光，虽然能使系统满足A级光谱匹配要求，但在各个局部谱段与AMO太阳光谱有一些差距，特别是在SOOnm?100nm之间有较大差距，无法满足测试三结砷化镓电池的要求。系统调灯机构不够稳定，光机结构比较小，对整体的散热不利。
【发明内容】
[0006]为了克服已有技术存在的缺陷，本发明的目的在于进一步提高太阳模拟器装置的光谱匹配精度，解决三结砷化镓电池测试对光谱匹配要求苛刻的问题。
[0007]本发明要解决的技术问题是:提供一种三结砷化镓电池测试用三谱段太阳模拟器装置。解决技术问题的技术方案如图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11所示，包括地脚18、下箱体19、聚光组件20、光谱调节组件21、上箱体22、第一平面反射镜组件23、积分器组件24、前箱体25，第二平面反射镜组件26和准直物镜组件27。光学系统的结构如图4所不，包括氣灯光源28、椭球反射镜29、滤光片阵列30、第一平面反射镜31、AMO滤光片32、光学积分器33、第二平面反射镜34和准直物镜35 ;聚光组件20如图5所示，包括氙灯光源28、椭球反射镜29及其椭球镜撑板36、调灯架37、调整螺杆38、三向调节机构39和接灯杆40 ;光谱调节组件21如图6和图7所示，包括滤光片架平移机构41、圆形支撑架工作台面42、圆形支撑架43、圆形支撑架底板44及其第一滤光片45、第二滤光片46和第三滤光片47 ;第一平面反射镜组件23如图8所示，包括第一平面反射镜31及其托框48、镜座49、压板50和冷却风机51 ;积分器组件24如图9所不，包括AMO滤光片32、光学积分器33与其滤光片座52和积分器镜筒55，其中光学积分器33包括元素透镜53、场镜光胶板54、投影镜光胶板56和迭加透镜57 ;第二平面反射镜组件26如图10所示，包括第二平面反射镜34及其调节框58、调节柱59、压盖60、镜座61、调整螺杆62和压片63 ;准直物镜组件27如图11所不，包括准直物镜35及其镜筒64、压圈65和镜罩66。
[0008]具体结构关系是:地脚18安装在下箱体19下面的四个角位置来支撑装置；聚光组件20安装在下箱体19上面的开口处，椭球反射镜29用压片固定在椭球镜撑板36上，椭球镜撑板36的边缘搭落在下箱体19的顶上，光谱调节组件21位于上箱体22腔内中部，它的圆形支撑架底板44穿过上箱体22的底部固定在下箱体19的顶面上，与椭球反射镜29同光轴，第一滤光片45、第二滤光片46和第三滤光片47三种各两片，共六片滤光片，用压片固定在六个滤光片架平移机构41上，六个滤光片架平移机构41位于圆形支撑架工作台面42上，在圆形支撑架工作台面42上成60度在圆周上均布，三种滤光片在圆形支撑架工作台面42的安装位置，对每一个滤光片来说，是安装在通过圆心的直径两端，第一、第二、第三、三种滤光片的透光部位，都在圆形支撑架工作台面42的外侧，圆形支撑架工作台面42是一个处于同一水平的平面，该平面与椭球反射镜29光轴垂直；在聚光组件20中，调灯架37用螺纹安装在椭球反射镜29下端的开口处，调灯架37下端用螺纹连接安装三向调节机构39，接灯杆40同轴安装在三向调节机构39的内部，氙灯光源26的下端与接灯杆40的上端用螺纹连接，氙灯光源26位于椭球反射镜29的第一焦点上，整个聚光组件20伸向下箱体19的内部；上箱体22的底部开有窗口，上箱体22安装在下箱体19的上面，将聚光组件20和光谱调节组件21罩住，并使椭球反射镜29的反射面朝向上箱体22内的空间，用螺钉将上箱体22和下箱体19固连在一起；第一平面反射镜组件23中的托框48用螺钉安装在上箱体22左边斜面上的窗口内，镜座49同光轴安装在托框48内，第一平面反射镜31放置在镜座49内，用压板50固定，压板50与镜座49之间用螺钉固连，在压板50上的中心位置安装冷却风机51，调整镜座49使第一平面反射镜31的反射面与椭球反射镜29的光轴成45度角，椭球反射镜29的光轴通过第一平面反射镜31的反射面的中心；前箱体25的左侧壁上开有窗口，前箱体25安装在上箱体22的右侧，两者用螺钉固连；积分器组件24中的积分器镜筒55用螺钉安装在上箱体22右侧壁上的窗口内，伸向前箱体25的窗口内，也就是上箱体22右侧壁上的窗口与前箱体25左侧壁上的窗口对齐，积分器组件24就安装在两者对齐的窗口内；第二平面反射镜组件26中的调节框58安装在前箱体组件25右面斜面上的窗口内，压盖60同光轴安装在调节框58上，调节柱59固定在压盖60的中心与镜座61相连，第二平面反射镜34用压片63固定在镜座61上，通过调整螺杆62使镜座61上的第二平面反射镜34的中心、积分器组件24的中心、第一平面反射镜31的中心在同一光轴线上，第二平面反射镜34的反射面与同一光轴线成45度角，该同一光轴线与椭球反射镜29的光轴垂直；在同一光轴线上的积分器组件24中，从左至右依此排列装有AMO滤光片32和光学积分器33 ;ΑΜ0滤光片32的透光面与同一光轴线成70度角，用压圈固定在滤光片座52内；光学积分器33包括元素透镜53、场镜光胶板54、投影镜光胶板56和迭加透镜57，一定数量的正方形元素透镜53按规则排列，光胶在光胶板上构成两组透镜，前组为场镜，位于椭球反射