运动式太阳模拟器是编码式太阳敏感器在装星阶段用于现场测试的一种重要设备,为敏感器测试提供模拟的太阳光信号和太阳光矢量信号。论述了运动式太阳模拟器的结构组成与工作原理,着重对其LED阵列光源和准直光学系统进行研究与设计。通过功率计算确定了LED数量,依据Sparrow判据分析了LED间距对辐照均匀性的影响,确定了阵列间距。基于边缘光线原理,建立了圆柱面镜的数学模型,设计了准直光学系统,借助LightTools软件进行仿真。实验结果表明:设计的运动式太阳模拟器在工作距离为50 mm处的辐照范围为10 mm×50 mm,最低辐照度为393 W·m ^-2,在-13°、0°、38°三种光线入射角下的辐照不均匀度均优于±7.3%,出射张角为0.78°,满足编码式太阳敏感器装星后现场测试的要求。

设计了一种基于蓝绿光发光二极管光源的黄疸光疗仪光源系统。根据光线在皮肤和组织中的传递过程及胆红素和光红素之间的转化过程,通过光谱匹配,建立与目标光谱匹配度较高的光源光谱。对光源阵列进行设计和仿真,建立了光源系统,并进行照度测试,照度平均值达32.9 μW·cm ^-2·nm ^-1,均匀度达81%。为进一步提高光源系统均匀度,在光源系统中采用菲涅耳透镜阵列,当菲涅耳透镜的环距为1 mm、透镜到光源的距离为1 cm时,均匀度提升至85%,照度为31 μW·cm ^-2·nm ^-1,与设计要求相符。

针对目前LED太阳模拟器辐照度低、光谱匹配性差等不足，提出一种由LED阵列光源，菲涅尔透镜、光学积分器、准直物镜组成的LED太阳模拟器。首先根据多光谱拟合理论，在400～1 100 nm优选15种不同波段的LED光源，计算出光源所需功率，实现太阳光谱的精确匹配。其次优化设计了菲涅尔透镜、光学积分器以及准直物镜，校正了太阳模拟器的像差，提高了太阳模拟器的能量利用效率以及辐照均匀性，并利用LightTools软件对所设计的光学系统进行仿真分析。最后搭建了光学系统实验装置，测试结果表明：100 mm×100 mm内的辐照度达到1 376.3 W/m2；拟合的太阳光谱匹配度达到AM1.5条件中的A级，辐照不均匀度为±1.73%，辐照不稳定度为±0.82%，综合性能指标达到太阳模拟器中的3A级水平。

为了解决基于波前或星点图对准大口径空间光学系统时计算量大、面形误差影响大等问题, 提出了一种基于离散阵列光源对准空间光学系统的方法.给出了离散阵列光源的设计、检测和标定方法, 并以此为基础设计了对准检测光路.以某在研RC望远镜为对象, 用离散阵列光源产生参考光, 设计了一个用于快速对准主次镜的检测光路.在光学系统设计参数已知的情况下, 根据像平面上的点列图, 建立了主次镜位置信息和点列图分布信息的函数关系.利用光学设计软件和数学计算工具建立仿真平台, 并进行了主次镜的仿真验证.仿真结果表明, 使用离散阵列光源可以有效减少计算量, 降低面形误差和杂散光的影响, 提高对准效率, 并且具有较高的计算准确度.

为了研究水下无线LED光通信中圆形阵列光源性能, 以6个LED组成的圆形阵列光源为对象, 基于单个LED空气中照度分布模型推导出其相对照度分布数学模型; 以水下照度计为工具, 用点阵测量法研究其在水下的实际空间照度分布, 并分析了实验数据。结果表明, 该光源出射端口处光照度值随着加载信号的频率增加而增加, 光源的水下辐射照度整体分布不对称;当光信号传播到一定距离后, 在光接收平面上, 照度值各向趋于均匀分布。

数字微镜器件（DMD）可以控制其中每个微镜的偏转状态，相对于其他光分束器件，它可以构建出点光源大小可变、间距可调的柔性阵列光源。在前期研究的基础上，理论上推导出该阵列光源可以用于并行共焦测量，改进了测量光路，并结合实际使用找到了合适的阵列光源参数，获知了并行共焦测量系统的纵向分辨率与点光源大小的关系，最终通过对实物的测量较完善地阐述了基于DMD的并行共焦测量系统。