针对传统线性聚光系统聚光光斑辐照度不均匀的问题，提出了一种由曲面线聚焦菲涅耳聚光器阵列及平板型导光板所组成的、系统高度小于40 mm的小体积聚光系统方案，建立了曲面线聚焦菲涅耳透镜的一般方程，给出导光板V形槽设计公式，并采用正交试验法和光学仿真实验对聚光器系统的各项结构参数进行优化设计，同时分析了曲面线聚焦菲涅耳的加工误差及导光板安装偏角误差的影响。结果表明：优化后系统在采光面积500 mm×200 mm、聚光比50倍时，聚光效率可达75%，聚焦光斑均匀性优于88%，且入射太阳光偏角在±7°内聚