太阳模拟器是一种空间辐照环境模拟设备,其光源可以提供与自然太阳光类似的光谱成分或高通量辐照。由于其能够避免太阳资源间歇性的扰动,为室内实验测试提供持续、可控的辐照环境,所以其常作为一个重要的实验平台应用于太阳热接收器、热化学过程和太阳能电池特性等研究。本文利用光纤能够传输高浓度辐照的特性,将柔软的光纤束引入到太阳模拟器的研究中。旨在开发出一种可以输出不同形状光斑的聚光太阳模拟器,以提高太阳模拟器输出光斑形状的灵活性。本文基于能够传输高浓度辐照的玻璃光纤开发出一种灵活的聚光太阳模拟器。首先,对太阳模拟器的组成部分和系统类型进行详细的分析,并针对本论文的技术指标,完成模拟器系统的总体设计方案。然后,通过分析不同光源的光学特性选择短弧氙灯作为模拟器的光源,根据氙灯灯壳的实际尺寸和氙灯在空间的辐照分布设计出椭球反射镜的参数。通过分析光纤的输光原理和衰减机制选取可以耐高温的玻璃光纤作为输光介质,最终实现光学系统中氙灯-椭球镜-玻璃光纤的耦合设计。最后,设计了三种不同的二次聚光器来实现对光纤束不同形式的布置排列,通过通量映射方法得出光纤束在三种不同布置方式下模拟器的输出辐照分布,结果显示光纤束在球面布置时输出辐照度可以达到500kw/m2。本文开发出了一种基于光纤束传输辐照的聚光太阳模拟器,完成了实体的搭建并通过实验验证了光纤束的引入可以赋予模拟器更大的灵活性。