太阳模拟器作为太阳敏感器地面模拟试验、标定与性能测试的重要设备,在地面上模拟太阳光的辐照度、光谱分布、准直性等光学特性,主要用来进行宇航飞行器或部件的太阳辐照模拟实验。太阳模拟器作为实验室内可以控制的光源受到了人们的欢迎。本文设计的太阳模拟器光学系统是由光源、聚光镜、光学积分器、光阑、准直物镜等五部分组成。系统选用短弧氙灯作为太阳模拟器的光源,可提供具有接近于真实太阳的光谱分布;椭球面聚光镜能够充分会聚氙弧发出的辐射通量;为了提高系统辐照均匀性,系统采用了对称式光学积分器;而由正负透镜组成的准直物镜可以模拟“无穷远”处的太阳和保证辐照面上的光束准直性。本文论述了太阳模拟器的工作原理、总体布局及结构组成,重点对太阳模拟器的光学系统进行了深入研究,提出了一种同轴透射式准直光学系统的设计方案,详细分析了各个部分的作用和设计准则。同时对太阳模拟器的光学系统进行了优化设计,并对影响光学系统性能的各个因素进行了分析。通过实验和理论分析验证,得出系统的各项指标均已达到了设计要求,证明了所设计的太阳模拟器光学系统的正确性。