中国科学院南京天文光学技术研究所机构知识库

天文偏振测量是现代天文学关键技术之一，其应用包括：行星、星系、射电源、脉冲星等偏振源。为了提高天文源探测精度增大天文望远镜的通光口径是提高探测水平的一种重要途径。然而受体积、质量等工程的限制，大口径天文望远镜需采取更加紧凑的结构设计，这往往需要添加多个反射镜。这将导致大角度反射，进而影响望远镜光学系统对偏振测量精度。因此，研究天文望远镜光学系统的对偏振测量精度的影响变得愈发重要。

本文通过对偏振光学理论的学习提出了基于斯托克斯向量方法并结合琼斯向量的方法，以两米级同轴与离轴望远镜光学系统为例，分析两种具有类似结构光学系统零视场以及全视场偏振特性对偏振测量精度的影响。主要内容如下：

从经典物理学方程出发推导偏振光理论，首先给出了光可以分为全偏振光和部分偏振光，全偏振光可以用琼斯向量描述，部分偏振光可以由斯托克斯向量描述。为了明确光与物质的相互作用接着介绍了物质传输矩阵：琼斯矩阵与穆勒矩阵，讨论了镀铝反射镜对望远镜光学系统偏振特性的影响。

基于以上偏振光学理论，提出了基于斯托克斯向量方法并结合琼斯向量理论分析望远镜光学系统零视场、全视场偏振特性的方法。根据以上方法，以口径两米级同轴望远镜光学系统为例，分析了同轴望远镜光学系统零视场下的偏振特性，得到结论：同轴零视场对偏振测量精度的影响可忽略。综合视场效应同轴望远镜光学系统对偏振测量的精度影响在10−4。

同样的方法对比分析具有类似结构参数的两米口径离轴望远镜光学系统，得到结论，离轴望远镜光学系统零视场下对偏振测量的精度在10−3量级。综合考虑视场效应，离轴望远镜光学系统对偏振测量精度的影响在10−2量级。

以上的模拟分析为设计和优化望远镜光学系统提高偏振测量精度提供了重要参考。