空間光學(xué)系統(tǒng)中偏振像差的實(shí)驗(yàn)分析與模擬.pdf

1、在一般的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，都假設(shè)光線服從幾何光學(xué)規(guī)律，認(rèn)為系統(tǒng)會均勻地傳播所有的偏振態(tài)。但是只有在光的兩個(gè)正交偏振分量的振幅變化和波前差足夠小，以致可以忽略的時(shí)候，這種假設(shè)才會成立。對于高數(shù)值孔徑、大入射角、寬光譜的空間光學(xué)系統(tǒng)來說，上述的假設(shè)并不成立，此時(shí)偏振已經(jīng)成為影響其光學(xué)系統(tǒng)性能的一個(gè)重要因素。為了減小乃至消除空間光學(xué)系統(tǒng)中的偏振像差，本課題對其進(jìn)行了一系列的研究。
　　 系統(tǒng)地介紹了偏振像差的來源和一些偏振像差的基礎(chǔ)理論

2、，包括瓊斯算法在計(jì)算光學(xué)系統(tǒng)中的偏振像差的應(yīng)用，偏振像差函數(shù)和偏振像差函數(shù)的兩種計(jì)算方法即偏振光線追跡和偏振像差函數(shù)的二次擴(kuò)展式。
　　 為了驗(yàn)證高數(shù)值孔徑、大入射角、寬光譜的空間光學(xué)系統(tǒng)中偏振像差的存在，在激光數(shù)字波面干涉儀上對偏振像差進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。用Zemax軟件和CodeV軟件對激光數(shù)字波面干涉儀光學(xué)系統(tǒng)分別進(jìn)行普通光線追跡和偏振光線追跡，PV值增加了33.59％。然后第一次在該系統(tǒng)上對偏振像差進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。PV值增加

3、了34.48％。可以看出二者基本吻合，從而驗(yàn)證了空間光學(xué)系統(tǒng)中偏振像差的存在。
　　 系統(tǒng)地介紹了Pancharatnam—Berry相位光學(xué)元件(PBOEs)的衍射特性和用亞波長周期光柵來實(shí)現(xiàn)PBOE的理論。介紹了怎樣用瓊斯算法來描述亞波長周期光柵，以及亞波長周期光柵對光波的相位造成影響的公式表示形式。較系統(tǒng)地介紹了FDTD算法。
　　 用FDTD軟件和Matlab軟件設(shè)計(jì)了各種溝槽方向的光柵，并通過模擬得出了各種光柵