1. 光源发光

模拟器的“心脏”是它的光源。最常用的是短弧氙灯，因为其发光光谱与太阳光谱非常接近，尤其是在可见光范围内。其他光源还包括金属卤化物灯或LED阵列。

• 氙灯：光谱全面，是高质量模拟器的首选，但需要复杂的电源和冷却系统。

• LED阵列：寿命长、发热量低、光谱可通过不同LED组合进行一定程度的定制，灵活性高。

2. 光学收集与整形

光源发出的光是向四面八方辐射的，必须进行收集和整形。

• 反射器（聚光器）：在氙灯后方会有一个精密设计的椭球面反射镜。它的几何形状能够高效地捕获光源发出的巨大光通量，并将其汇聚到一个焦点上。

• 匀光系统：汇聚后的光线强度分布并不均匀。为了达到测试要求的高度均匀性，光线会通过积分器（如光棒/光隧道）或漫射片。这些光学元件通过多次反射或散射，将“不均匀的光斑”打散并重新混合，形成辐照度高度均匀的光束。

3. 光谱滤波与匹配

虽然氙灯光谱接近太阳，但其红外和紫外部分仍存在差异，并且存在强烈的氙灯特征谱线。

• 滤光片：这是实现高光谱匹配度的关键。专门设计的AM1.5G滤光片会被放置在光路中，用于 selectively 吸收或透过特定波长的光，精确地“修剪”氙灯的光谱曲线，使其最终输出的光谱与国际标准（如ASTM G173）规定的太阳光谱高度吻合。

4. 准直与输出（可选）

根据不同的应用，需要对光束进行不同的处理。

• 准直透镜：对于需要模拟平行太阳光的应用（如光伏测试），会使用准直透镜将光线变为近乎平行的光束，模拟太阳光的远场特性。

• 聚焦透镜：对于光热、光化学等需要高能量密度的应用，则会使用聚焦透镜将光能汇聚到一个很小的点上，从而产生极高的功率密度（可达数百个太阳常数）。