高轨紫外地球模拟器光学系统的设计与仿真

设计了一种空心发光椭球形紫外地球模拟器光学系统，其中，球体的一半被紫外光源照亮，另一半球不被照亮。通过控制紫外LED 灯组合成多个LED 组元和灯阵实现工作谱段范围内球表面发光亮度在0.2~l.2 W/(sr·m2)可调，发光表面亮度不均匀性优于20%，使用该系统模拟不同太阳亮度时“地相”的几何特征、辐射特性。介绍了地球模拟器的组成和工作原理，利用光学分析软件Lighttools 对地球模拟器的辐射亮度不均匀性进行了仿真分析，并利用有限元分析软件Ansys 对高轨紫外地球模拟器光机结构在0 ℃～45 ℃的变形进行具体分析。结果表明，球体表面亮度不均匀性为9.5%，辐亮度的最大平均值为1.42 W/(sr·m2)，且光机结构的温度变形量很微小，满足设计要求。