Como equipo clave en la investigación de fusión nuclear controlada, la función central del simulador de luz solar es reproducir las características de la radiación solar y proporcionar un entorno de luz estandarizado y repetible para experimentos. Su arquitectura técnica e indicadores de rendimiento determinan directamente la precisión y fiabilidad de las pruebas de los dispositivos de fusión nuclear.
I. composición central: coordinación precisa de los sistemas ópticos
El simulador de luz solar consta de tres módulos principales: fuente de luz, sistema de concentración, sistema de homogeneización y colimación. Con la lámpara de xenón como fuente de luz central, su distribución espectral coincide altamente con la luz solar natural, cubriendo la banda visible a la banda de infrarrojo cercano. El sistema de enfoque utiliza un espejo elipsoide para localizar con precisión la fuente de luz del punto de la lámpara de xenón en el primer foco, y converge la energía de la luz en el segundo foco a través de la Ley de reflexión óptica para lograr una recolección eficiente de energía de la luz. El sistema de homogeneización divide el campo de luz a través de una matriz de lentes (lente ocular compuesta), elimina el problema del "punto caliente" central y hace que la uniformidad del punto de luz alcance menos de ± 2%. El sistema de colimación utiliza una lente de colimación para convertir la luz divergente en luz paralela, simulando las características de incidencia paralela de la luz solar.
2. principio de funcionamiento: el triple avance en el control de la energía luminosa
Su principio se puede desmontar en tres pasos: "convergencia de energía de luz - homogeneización - colimación": después de que la luz de alta intensidad emitida por la lámpara de xenón se refleja por un elipsoide, se forma un punto de luz de alta irradiancia en el segundo foco; La matriz de lentes divide los puntos de luz en cientos de subplanas, que se homogeneizan a través del efecto de superposición; La lente colimada comprime aún más el ángulo de divergencia del haz de luz y finalmente genera luz solar simulada con alta irradiancia (hasta 1000w / m2), alta uniformidad y coincidencia hiperespectral en la superficie de prueba del objetivo.
III. optimización colaborativa de los tres elementos de rendimiento: espectro, uniformidad y estabilidad
Coincidencia espectral: es necesario cumplir con el estándar iec60904 - 9, dividir la banda de 400 - 1100 nm en seis intervalos, y controlar la proporción de irradiación en cada intervalo dentro de ± 25% (estándar) de la desviación espectral estándar am1.5g para garantizar que los datos experimentales sean altamente consistentes con el entorno real.
Uniformidad del punto de luz: a través del diseño colaborativo de la matriz de lentes y la lente colimada, se elimina la diferencia de irradiancia entre el Centro y el borde, con una uniformidad inferior a ± 2%, cumpliendo con los estrictos requisitos de consistencia del campo de luz para experimentos como módulos fotovoltaicos y envejecimiento de materiales.
Estabilidad a largo plazo: utilizar lámparas de xenón de alta estabilidad y tecnología de calibración dinámica para garantizar fluctuaciones de irradiancia < ± 1% / H y reducir los errores experimentales causados por la atenuación de la fuente de luz o la interferencia ambiental. Por ejemplo, un modelo de simulador todavía puede mantener un indicador de coincidencia espectral y uniformidad de ± 2% después de 1000 horas de funcionamiento continuo.
El simulador de luz solar proporciona un entorno óptico estandarizado para la investigación de fusión nuclear controlada a través de la coordinación precisa de los sistemas ópticos y la optimización coordinada de los tres elementos de rendimiento, y se ha convertido en un soporte técnico clave para promover el "sol artificial" de Dispositivos experimentales a centrales comerciales.