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基于粒子群-梯度下降混合优化的物镜偏振像差测量研究
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作者 裴世鑫 郑改革 曹兆楼 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第8期198-205,共8页
受到镀膜及材料双折射、内部应力的影响,高数值孔径光学系统不可避免存在一定的偏振像差,使得系统的成像质量与入射光偏振态相关。现有偏振像差测量技术一般装置较为复杂,测量不便,效率较低。针对此问题,提出了使用往返式光路进行测量,... 受到镀膜及材料双折射、内部应力的影响,高数值孔径光学系统不可避免存在一定的偏振像差,使得系统的成像质量与入射光偏振态相关。现有偏振像差测量技术一般装置较为复杂,测量不便,效率较低。针对此问题,提出了使用往返式光路进行测量,利用偏振分辨波前测量技术从聚焦光场的强度分布反演显微物镜的Jones矩阵,降低系统复杂度。首先,基于光线追迹及标量衍射理论建立了数值计算模型,模拟聚焦光场不同轴向位置处的强度分布;其次,将复振幅反演转化为最优化问题,进而利用粒子群及梯度下降混合优化算法建立了反演模型,通过优化表征偏振像差的Zernike多项式系数使得预测与目标强度分布之间的偏差最小化,实现光学系统Jones矩阵的反演;再次,基于数值模拟测试了给定偏振像差时模型的反演结果,Jones矩阵元素反演结果与目标值符合较好,误差值<10^(-3);最后,实验测量了商用高数值孔径显微物镜的偏振像差,反演了Zernike多项式系数,预测与目标强度分布保持一致。理论与实验结果表明,所提出的算法能够有效获得显微物镜的偏振像差,且具有结构简单、操作方便的特点,有望为高数值孔径光学系统的制造检测提供一个新的技术手段。 展开更多
关键词 偏振像差 相位复原 粒子群优化 梯度下降 并行计算 JONES矩阵
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