[发明专利]一种折反式望远系统的全口径全视场光线追迹方法

摘要

一种折反式望远系统的全口径全视场光线追迹方法，属于光学系统偏振特性分析技术领域，为解决现有单根光线追迹方法无法在部分偏振光条件下对系统进行全面评价的问题，包括以下步骤：建立光学系统折射与反射穆勒矩阵模型；读取基本数据：通过动态数据连接机制将MATLAB与ZEMAX连接，读取ZEMAX中折反式望远镜的口径，视场角，透镜的折射率基础指标；选取光线视场：通过口径和视场的界限，将其等分为n层，每层等分成m个采样点，并选择其中一个视场存入ZEMAX中；设置光瞳坐标；计算穆勒矩阵；更改光瞳坐标；更改视场光线，直到所有视场采样点都计算完成；最后，得到光学系统的全视场全口径光线的出射光斯托克斯矢量与偏振度。

主权项

1.一种折反式望远系统的全视场全口径的光线追迹方法，其特征是，该方法包括以下步骤：步骤一，建立光学系统折射与反射穆勒矩阵模型，当入射光为时，线偏振光n次折射的穆勒矩阵为：式中，θ1为入射角，θ2为折射角，a＝θ1‑θ2，b＝θ1+θ2；线偏振光m次反射的穆勒矩阵为：其中，rp和rs分别为金属表面对入射光的p和s分量的反射系数，分别定义为当入射光为时，线偏振光n次折射的穆勒矩阵为：线偏振光m次反射的穆勒矩阵为：步骤二，读取基本数据：通过动态数据连接机制将MATLAB与ZEMAX连接，读取ZEMAX中折反式望远镜的口径，视场角，透镜的折射率基础指标；步骤三，选取光线视场：通过口径和视场的界限，将其等分为n层，每层等分成m个采样点，并选择其中一个视场存入ZEMAX中，使此时ZEMAX中只存在这一个视场；步骤四，设置光瞳坐标：在视场不改变的情况下，按照一定规律选取点光瞳坐标的采样点中的点，控制ZEMAX自动在步骤三的视场下进行单根光线追迹；步骤五，计算穆勒矩阵：读取单根光线追迹中每一次透射的折射角与每一次反射的反射角，并将角度数据返回MATLAB中，利用步骤一建立的光学系统折射与反射穆勒矩阵模型计算出此时系统穆勒矩阵，通过穆勒矩阵与入射光斯托克斯矢量的关系，求得出射光斯托克斯矢量与偏振度；步骤六，更改光瞳坐标：计算完成后，循环步骤四到六，只更换光瞳坐标，对新光瞳坐标下的光线进行光线追迹；得到同一视场下全部光瞳坐标的光线追迹结果，根据波的叠加原理，得到单一视场整个口径下的偏振度并存储；步骤七，更改视场光线：切换视场采样点下其他视场，循环步骤三到七，依次选取采样点中其他视场进行光线追迹，直到所有视场采样点都计算完成；最后，得到光学系统的全视场全口径光线的出射光斯托克斯矢量与偏振度。