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在白天天文观测时,可利用大气散射的偏振特性来抑制天空背景光,从而增加目标与天空背景的对比度,并提高白昼晴空条件下的天文观测能力。天文望远镜采用金属反射镜折转光路设计时,会对大气背景偏振抑制效果有较大的削弱。本文针对此应用需求开展了金属反射镜反射偏振特性及正交反射镜消偏作用的研究。
首先,论文从理论上分析介质反射面与金属反射面的反射偏振特性,并模拟了镀铝反射镜对线偏振入射光偏振态的影响,提出正交反射镜消偏的解决方案。其次,通过理论分析及模拟结果,确定了测量方法和实验方案,设计并搭建了一套测量系统。利用此系统测量了线偏振光45°入射镀铝、镀银反射镜及多角度入射镀银反射镜的反射偏振特性,并验证了正交镀银反射镜组的消偏作用。最后,定性分析了测量系统的误差来源及减小误差的方法。
实验结果表明:金属反射镜引起了椭圆偏振,光束偏振态的改变与金属反射镜的复折射率和入射角度密切相关。在45°入射角时,镀铝、镀银反射镜引起的最大圆偏振度分别为13.03%,15.54%,反射光偏振方位角与入射光偏振方位角发生旋转变化,偏振态改变影响了偏振抑制效果。正交反射镜起到了消偏作用,出射光的偏振方位角与入射光的偏振方位角保持正交关系,正交反射消偏保证了大气背景偏振抑制技术的应用。