太阳能是一种具有开发潜力的清洁能源，作为可再生资源它有着化石能源不可比拟的优势。近年来太阳能的利用越来越多的得到了各国专家学者的重视，但太阳能也一样存在着先天劣势——利用效率低，这也阻碍着太阳能广泛利用的发展。为了进一步提高太阳能的利用效率和扩展太阳能利用范围，本文提出了光纤太阳光照明系统，该系统结构简易、成本低，可广泛应用于地铁、地下建筑等和无法直接接受太阳光照射的环境，同时起到节能并对人体健康有很大益处。论文首先建立了菲涅尔透镜聚光模型，分析讨论了菲涅尔透镜的汇聚特性，计算表明：菲涅尔透镜对太阳光束的入射角度要求非常高，然后分析了汇聚光斑与光纤耦合时，角度误差、横向误差和纵向误差对耦合效率的影响，计算表明横向误差、纵向误差影响较大，角度误差的影响相对较小。根据菲涅尔透镜的汇聚特性和光纤对汇聚光束耦合的要求设计了专用的耦合装置。根据光路系统提出的技术要求设计了机械聚光平台，其内部装有三维调节基座可对耦合时的横/纵向误差进行调整，并对蜗轮蜗杆传动比作了分析，通过高精度的机械装置保证光路系统的设计要求。系统采用计算机作为控制器，论文设计了接口控制卡其核心器件是芯片8254，利用VC6.0编程平台通过接口控制卡对系统运行进行控制。由于光路系统对跟踪精度的要求很高，控制系统增加了光电传感器，其核心器件为四象限硅光电池，通过信号采集电路提取光电池象限间的电压差值信号对跟踪装置的运行轨迹进行修正，最终实现系统的高精度跟踪。