离轴光学系统偏振像差分析与DMD补偿技术

"该文档详细探讨了数字微镜器件（DMD）在离轴光学系统中的偏振像差问题，并提出了偏振补偿方法。通过三维偏振光线追踪技术，研究了DMD在不同视场下对偏振成像的影响，发现DMD引入的偏振像差占比超过60%。为了补偿这种像差，建议在DMD附近添加线性衰减器（LD）和相位延迟器（LR）。实验结果显示，使用这些弱偏振器件后，二向衰减和相位延迟显著降低，偏振成像质量得到改善。" 本文主要关注的是在含有数字微镜器件的离轴光学系统中，偏振像差的分析与补偿问题。偏振像差是影响光学系统性能的一个重要因素，特别是对于那些依赖于偏振信息的高精度应用，如偏振测量和偏振成像。离轴光学系统通常用于实现更高的空间分辨率和更广泛的视场，但其复杂的光学结构可能会导致偏振像差的产生。 数字微镜器件（DMD）是这类系统中的关键组件，它通过控制微镜阵列反射光线的方向来实现编码成像。然而，研究发现，DMD不仅会影响成像的分辨率和对比度，还会引入显著的偏振像差。具体来说，DMD表面会引入最大二向衰减为1.43×10-3，最大相位延迟为9.52×10-3rad。在整个光学系统中，这些值分别增加到2.32×10-3和1.55×10-2rad，表明DMD是系统偏振像差的主要来源。 为了解决这一问题，作者提出了一种新的补偿策略，即在DMD附近的光路中添加线性衰减器（LD）和相位延迟器（LR）。这两种器件可以分别调整入射光的强度和相位，以抵消DMD引入的偏振效应。计算和仿真结果证实，这种方法能有效降低二向衰减和相位延迟，使琼斯矩阵更接近单位阵，从而减少偏振成像中的串扰现象。 这项工作揭示了DMD在离轴光学系统中引起的偏振像差问题，并提供了一种实用的补偿方案。通过适当调整LD和LR，可以显著提高系统的偏振测量精度和成像质量，这对于依赖偏振信息的光学应用具有重要意义，例如生物医学成像、材料科学和遥感等领域。未来的研究可能进一步优化这些补偿器件的参数，以实现更精确的偏振控制。