隨著天文探測水平的提高,偏振像差對天文望遠鏡成像質(zhì)量的影響逐漸凸顯�；谄窆饩�追跡,分析了一種用于探測宇宙弱引力透鏡效應的無遮攔離軸天文望遠鏡的偏振像差,得到了該望遠鏡的瓊斯瞳、振幅響應矩陣以及望遠鏡中各個反射鏡的二向衰減和相位延遲分布特性。計算發(fā)現(xiàn)偏振像差會影響該望遠鏡的成像對比度,同時還會改變其點擴展函數(shù)的空間分布。計算了偏振像差對望遠鏡光學橢率的影響,結(jié)果表明偏振像差會導致該望遠鏡光學橢率在全視場范圍內(nèi)發(fā)生不同程度的變化,最大改變量為7.5×10^-3,平均改變量為2.7×10^-3。在視場[-0.0487°,0.155°]附近,偏振像差使得該望遠鏡光學橢率最大插值誤差由1.2×10^-4增大為1.1×10^-3。本文研究結(jié)果表明,對于探測弱引力透鏡效應等要求超高成像質(zhì)量的天文望遠鏡,偏振像差不可忽略,需要進行優(yōu)化設計。 

【文章來源】：光學學報. 2020,40(08)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

無遮攔離軸天文望遠鏡光路圖

在圖2所示的二向衰減圖中,線段的長度表示二向衰減幅值,線段的方向表示最大透過率軸的朝向。圖1所示的望遠鏡系統(tǒng)中,M1、M2、M3和M4均是離軸反射元件,而圖2的計算結(jié)果也表明各個元件的二向衰減圖均失去了旋轉(zhuǎn)對稱性,這與同軸望遠鏡系統(tǒng)存在明顯差別[2, 12]。從圖2可以發(fā)現(xiàn),各個反射鏡的二向衰減最大值依次為2.7×10-3,6.7×10-3,9.2×10-3,0.01。顯然,除了二次曲面M1的二向衰減值明顯較小外,二次曲面M2、自由曲面M3以及平面反射鏡M4的二向衰減最大值比較接近。然而,在30 m望遠鏡等同軸系統(tǒng)中[2, 12],二次曲面反射鏡的二向衰減幅值明顯小于45°轉(zhuǎn)折平面反射鏡,這使得30 m望遠鏡的二向衰減主要是由其45°平面反射鏡決定。而本文分析的離軸系統(tǒng)的二向衰減則是由M2、M3以及M4共同決定。在天文觀測中,大多數(shù)星系目標均為非偏振光源[2],故望遠鏡的入射光很可能是非偏振光。因望遠系統(tǒng)存在二向衰減,將導致出射光不再是非偏振光,而是存在偏振度,且出射光線的偏振度等于望遠鏡系統(tǒng)的二向衰減幅值。此外,望遠鏡系統(tǒng)的二向衰減還會導致入射光的部分能量耦合到正交偏振態(tài),造成偏振串擾,這將降低天文望遠鏡的成像對比度,進而對星冕儀等造成影響[11]。

圖3給出了圖1望遠鏡中各個反射鏡的相位延遲分布圖,其中線段長度表示相位延遲的大小,單位是弧度(rad),線段朝向表示快軸方向。需要指出的是,圖3所示的計算結(jié)果均已將幾何坐標變化引起的相位延遲剔除[25]。相位延遲表示不同偏振光經(jīng)過光學系統(tǒng)后,其相位變化不同,這將導致不同偏振態(tài)光線經(jīng)過系統(tǒng)后其波像差不同。因此,對于非偏振入射光,其正交偏振分量經(jīng)過望遠鏡后的波像差也將不同。與圖2所示的二向衰減圖類似,離軸望遠鏡中各個反射鏡的相位延遲圖均失去了旋轉(zhuǎn)對稱性。二次曲面反射鏡M1和M2的相位延遲最大值分別為0.015 rad和0.03 rad,大于自由曲面反射鏡M3和平面反射鏡M4的相位延遲。需要指出的是,在文獻[2,12]的同軸望遠鏡中,45°平面反射鏡的相位延遲最大,這與本文離軸望遠鏡的計算結(jié)果明顯不同。2.2 瓊斯瞳圖

【參考文獻】：
期刊論文
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[2]折反式望遠系統(tǒng)全視場全口徑偏振特性研究[J]. 王稼禹,李英超,史浩東,江倫,王超,劉壯,李冠霖.  紅外與激光工程. 2019(03)
[3]快速空間測角系統(tǒng)中偏振像差的分析與研究[J]. 李春艷,陸衛(wèi)國,喬琳.  物理學報. 2018(03)
[4]相干激光通信光學系統(tǒng)偏振像差研究[J]. 楊宇飛,顏昌翔,胡春暉,吳從均.  光學學報. 2016(11)
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博士論文
[1]高精度偏振激光雷達關(guān)鍵技術(shù)及系統(tǒng)研究[D]. 羅敬.浙江大學 2018

碩士論文
[1]空間光學系統(tǒng)中偏振像差的分析和模擬[D]. 邱寶瑋.浙江大學 2010



本文編號：3313514