太阳能是一种绿色无污染、可持续使用的能源,将其作为日常生活中的主要能源并替代化石能源是一种发展趋势。然而由于太阳方位从早到晚都是变化的以及阴云天气容易遮挡太阳,这不仅导致了太阳能的利用效率低,而且也限制了太阳能的发展。因此,为了加大对太阳能的开发、应用的步伐,本文设计了太阳能光纤照明系统,其不仅系统结构简单,而且可广泛用于太阳光无法直接照射的地方,如地铁、地下停车库等场所。同时该系统还能滤除太阳光线中对人体有害的射线以及帮助人类实现可持续发展战略。论文首先建立了基于卡塞格林结构的聚光装置的模型,分析讨论了该聚光装置的汇聚特性,并且根据传光光纤正常工作时所能承受的温度和旋转抛物面镜焦平面温度经验计算公式计算出该聚光装置的具体尺寸。其次根据汇聚光束对光纤耦合的要求以及基于卡塞格林结构的聚光装置对太阳光的汇聚特性而设计了适合本系统专用的太阳光耦合装置。此外根据光路系统的传光条件和技术要求,设计了二维结构的机械聚光平台。该机械结构聚光平台将在自动跟踪装置的带动下,对太阳方为进行追踪,使得聚光装置的采光面能够正对太阳。系统采用单片机作为太阳光自动跟踪装置的控制器,并且设计了由光敏三极管组成的信号采集电路将太阳光光线强度的变化转化为电压信号,然后经过A/D转换器的作用而转换为能够被单片机识别的数字信号。单片机根据该数字信号以及软件编程的要求,通过控制步进电机的驱动电路而控制水平方向和竖直方向上的步进电机的转动,从而实现对太阳方位的精确追踪。此外该自动跟踪装置除了跟踪模式以外,还有复位模式、原处等待模式,从而能够抵抗阴云天气的干扰,反应速度快、能耗低以及成本低。