Sobre o efeito das aberrações de polarização em sistemas ópticos espaciais com superfícies livres na precisão da detecção e na qualidade da imagem, baseado na representação de Jones, propõe-se um método de análise das aberrações de polarização em sistemas ópticos fora de eixo com superfícies livres utilizando polinômios de Zernike em faixas como função de caracterização. Construiu-se um modelo analítico das aberrações de polarização em sistemas ópticos reflexivos com superfícies livres, analisou-se o efeito dos coeficientes de baixa ordem dos polinômios de Zernike em faixas na distribuição das aberrações de polarização no campo de visão do sistema óptico fora de eixo; através de simulações completas de rastreamento de raios polarizados pelo campo de visão e comparação do sistema antes e depois da introdução da superfície livre, revelou-se as leis do efeito da superfície livre sobre três tipos de aberrações de polarização nos sistemas ópticos fora de eixo: aberração de fase, atraso de fase e atenuação biaxial; finalmente, projetou-se um sistema óptico de imagem polarizada fora de eixo de três reflexões com grande campo de visão contendo uma superfície livre e analisaram-se as aberrações de polarização em todo o campo. Os resultados da análise mostram que a distribuição da aberração de fase coincide com a distribuição da altura do perfil da superfície livre, e que a atenuação biaxial e o atraso de fase causados pela superfície livre representam 52,5% da atenuação biaxial e do atraso de fase totais do sistema. Dominar essas mudanças nas características de polarização é de grande importância para o projeto de sistemas ópticos de altíssima precisão, como os telescópios espaciais de espaço profundo.

Design óptico;Aberrações de polarização;Matriz de Jones;Superfície livre;Rastreamento de raios polarizados;Sistema óptico fora de eixo