三次相位掩模板的非轴向斯特雷尔比在波前编码系统中的应用与优化

本文主要探讨的是三次相位掩模板波前编码系统中的非轴向斯特雷尔比概念。在传统的成像光学系统中，点扩展函数（Point Spread Function，简称PSF）的峰值通常位于光轴上，斯特雷尔比（Strehl Ratio, SR）作为衡量光学系统像质的重要指标，是通过比较有无像差时轴向PSF强度的比例来确定的。然而，对于波前编码系统，其在光瞳处的相位变化是非旋转对称的，这导致其PSF在像面上产生偏移，原有的轴向斯特雷尔比计算方法不再适用。 文章首先分析了三次相位掩模板（cubic phase mask）引起的PSF位置偏移，指出这种偏移形成了一族以焦面为对称轴的抛物线分布。作者进而提出了一种新的评价标准——非轴向斯特雷尔比（Non-Axial Strehl Ratio, SRWC），这个新指标考虑了波前编码系统特有的偏移特性。非轴向斯特雷尔比的幅值与相位板参数存在反比关系，这表明相位板的设计对于系统性能有着关键影响。 文章进一步讨论了如何利用非轴向斯特雷尔比来研究PSF的一致性和可恢复性问题。一致性是指系统的性能在不同位置和角度下的稳定性，而可恢复性则是指系统在受到干扰后能否恢复到理想状态的能力。影响这两方面的主要因素包括相位板的精度、制造误差以及环境因素等。 最后，作者提出了一种基于非轴向斯特雷尔比的相位板参数优化方法，这种方法为实际设计中提供了量化的关系，即通过调整相位板参数可以改善系统的性能，提高PSF的一致性和可恢复性。这篇文章提供了一个全面的框架，用于评估和优化三次相位掩模板波前编码系统的非轴向性能，这对于理解和提升这类光学系统的成像质量具有重要意义。