與波像差和光學效率一樣，偏振像差是光學系統的一種基本屬性，其會對入射光的振幅、相位和偏振產生影響。在光刻成像、偏振測量、天文遙感等對成像質量或探測精度要求極高的領域，光學系統的偏振像差是重要誤差源。然而，偏振像差由光學系統的結構參數與鍍膜參數共同決定，其優化和抑制過程通常需要在多個關鍵性能指標如波像差與光學效率之間進行復雜權衡，存在約束條件多、調控變量有限等難題。
針對上述問題，研究團隊提出了一種光學系統偏振像差補償方法。作為無光焦度的光學元件，平面反射鏡具備解耦波像差與偏振像差的天然優勢。研究團隊發現其在非平行光路中可生成一定空間分布的偏振像差，其空間分布特性主要由低頻分量構成（圖1），且這些分量的頻率恰好與大多數光學系統偏振像差頻率相匹配。針對上述關鍵發現，研究團隊提出了基于平面鏡的光學系統偏振像差補償方法。
圖1 方向Zernike系數與平面鏡空間朝向的變化關系
在光學設計軟件中對上述方法進行了驗證。針對典型的離軸三反光學系統，通過增加平面反射鏡并精確調整平面鏡的位姿，成功將系統偏振像差降低至原來水平的1/15，全視場平均相位延遲從0.0759 rad顯著降低至0.0050 rad（圖2），而系統波像差和光學效率等關鍵性能指標基本不受影響。補償前、后光學系統的偏振像差對比如圖3所示。此外，還系統分析了平面反射鏡的偏振像差補償機制及其數量對補償效果的影響。
圖2?偏振補償前后光學系統的結構和相應的相位延遲光瞳
圖3 補償前后光學系統的偏振像差對比（1-4塊平面反射鏡）
由于平面反射鏡在光學系統中應用極其廣泛且操作簡便，所提出的方法對于優化控制高性能光學系統中的偏振像差具有重要價值，并且在實際工程應用中具有較大的應用潛力。相關結果以 “Method to compensate for polarization aberrations in optical systems based on plane mirrors”為題發表于Optics and Lasers in Engineering 202, 109767 (2026).全文鏈接：(https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0143816626001727)。論文通訊作者為中國科學院長春光機所空間三部羅敬副研究員，第一作者是博士研究生陳興達。該工作得到了吉林省自然科學青年基金B類，國家自然科學基金，國家重點研發計劃，中國科學院青年創新促進會和中國科學院戰略先導項目（B 類）等的支持。
