穩態太陽光模擬器主要由光學積分鏡、橢球形反射器、快門、濾光片、準直透鏡、燈源等部件組成。在整個太陽模擬器中，其中的關鍵部件可以分成六個模塊，它們是：光源，儲能供電模塊，濾光系統，勻光系統，電子負載，軟件系統。
其工作原理是：氙燈位于太陽光模擬器的中心位置，發射出的光線經過一個45°的平面鏡翻轉90°，落在置于橢球焦點的積分鏡上，使光分散均勻，然后光束經過濾光片，將該波段多余的紅外輻射濾除；再經過二個45°的平面鏡翻轉90°；落到準直透鏡上。一般太陽光模擬器會設定系統所需的光學參數，進行光的收集、光束均勻化、過濾和準直。通過準直透鏡后以平行光的形式輸出。
穩態太陽光模擬器是可照射接近標準太陽光譜的虛擬陽光，實際太陽光的特性有強度、光譜、空間均勻性。大家比較忽略的是模擬器光源的發散角度，太陽光是近平行光，發散半角在0.25度。太陽光模擬器在光學設計上要滿足前述光譜光強及均勻性三個要求達到3A等級，已屬不易，又要考慮發散角度就更加困難。
我們可以想像太陽距離我們數公里，對地面上來說已經接近是無限遠的距離，接近為一個理想的點光源。現實中要創造一個高強度的無限小的點光源，是十分困難；燈泡功率越高，燈心就越大，除非把它光路拉到很長，像太陽一樣，但又會損失很光能量，難以讓照射面達到要求。而達到包含發散角度的這些要求后，成本又必須是要合理的，才能有實用的價值。
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