斯密特棱镜偏振像差的表征与检测.pdf

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1、第38卷第2期2016年4月光学仪器OPTICALINSTRUMENTSV01．38，No．2April，2016文章编号：1005—5630(2016)02—0112—05斯密特棱镜偏振像差的表征与检测卢进军，冯振强，董钦佩，杨凯(西安工业大学光电工程学院，陕西西安710021)摘要：为了检测和表征斯密特棱镜的偏振像差，提出弥散圆检测法和B值检测法，对两种方法的原理进行了阐述，并对具体检测方法进行了介绍。弥散圆检测对传统弥散圆检测法进行了补充，增加光斑中心距和光斑变形度测量使它能够表征棱镜偏振像差。B值检测基于自然光的矢量衍射公式，通过对B值的检测分析了偏振像差产生的根源。

2、关键词：斯密特棱镜；弥散圆；B值；偏振像差中图分类号：O436．3文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—5630．2016．02．004ThecharacterizationanddetectionofSchmidtprismbypolarizingaberrationLUJi巧U1"l，FENGZhenqiang，DONGQinpei，YANGKai(Schoolof0ptoelectronicsEngineering，Xi’anTechnologicalUniversity，Xi’an710021，China)Abstract：Forthedete

3、ctionandcharacterizationoftheSchmidtprismpolarizationaberration，weputforwarddispersioncircledetectionmethodandBvaluedetectionmethodandexplainthetheoryofthesetwomethods．Weintroducethespecificmeasuringmethod．Comparedwithtraditionaldispersioncirclemethod。dispersioncircledetectionmethodincludes

4、themeasurementofspotcenterandbeamdeformationdegree．Therebytheycanattributetoprismpolarizationaberration．BvaluedetectionmethodiSbasedonthevectordiffractionformulaofnaturallight．ThedetectionofBvaluecouldrepresenttothesizeofpolarizationaberration．Keywords：Schmidtprism；dispersioncircle；Bvalue；p

5、olarizationaberration引言在评价光学系统成像质量中常用能量集中度比、分辨率等来评价，而这些都是基于标量衍射理论得出的。随着成像光学系统分辨率的不断提高，偏振对成像质量的影响变得越来越不可忽视，在大数值孔径的光学系统中标量理论分析方法已不能满足高精度需求，而需要使用更高精度的光线矢量偏振分析方法[1]。偏振像差即光学系统对光波偏振态的改变所造成的像差，导致成像分辨率下降。国外对于偏振像差的检测使用米勒矩阵成像仪，该仪器能快速给定光学元件的米勒矩阵[2]，从而获得偏振现象的振幅、相位、线性二次衰减和线性延迟、退偏特性等；国内对于偏振像差的检测主要是检测弥散光斑

6、直径来判断光学系统成像质量的好坏，通过采用星敏感器或双四象限探测器的方法来计算光斑直径。本文提出了两种表征和检测施密特棱镜偏振像差的方法，一种基于瑞利判据原理提出的弥散圆检测方法，另一种以矢量衍射为基础得到以B值大收稿日期：2015—08—27作者简介：卢进军(1957一)，男，副教授，主要从事物理光学、薄膜光学方面的研究。E-mail：495067253@qq．eom通信作者：冯振强(1990一)，男，硕士研究生，主要从事偏振像差方面的研究。E-mail：495682134@qq．eom第2期卢进军，等：斯密特棱镜偏振像差的表征与检测·113·小来表征偏振像差。这两种方法的

7、结合可以精确、快速地检测施密特棱镜的偏振像差。通过实验验证两种方法的可靠性，将弥散圆检测和B值检测结合是棱镜偏振像差检测的有效方法。1现象表征与机理表征1．1现象表征传统的弥散圆检测只检测弥散圆的半径，而这一个参数并不能够满足对偏振像差的描述。因此基于偏振像差的检测需要，在测量弥散圆半径的基础上增加了测量衍射光斑分裂成两个弥散斑的中心距离，由于光斑分裂中央零级衍射斑不是一个圆，因此用弥散圆的不圆度即变形度[3]来表示成像质量。本方法以瑞利判据为依据，当衍射图样重合区中点的光强值约为每个衍射图样中心最亮处