CN117350020B - 一种光学引擎偏振平衡优化方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航天器地面标定与测试领域，具体涉及一种光学引擎偏振平衡优化方法和系统，所述方法包括，建立光学引擎偏振薄膜琼斯矩阵，推导得出光学引擎薄膜偏振参数最优解析式，并选择合适的薄膜初始结构；建立消光比与星点位置模拟精度数学模型，推导消光比的目标值，并将其作为筛选条件完成所选初始结构的筛选；建立光学引擎薄膜的偏振平衡评价函数，将遗传算法和最小二乘法相结合，优化筛选后的光学引擎薄膜；根据消光比目标值评估优化后的光学引擎薄膜，选择得出最优的光学引擎薄膜。本发明采用光学引擎偏振平衡优化方法，提高光学引擎消光比同时扩大其对入射光孔径角的容限，进而提高了星图模拟精度。

Description

一种光学引擎偏振平衡优化方法和系统

技术领域

本发明涉及航天器地面标定与测试领域，具体涉及一种光学引擎偏振平衡优化方法和系统。

背景技术

光学引擎用于航天器地面标定与测试领域。微弱星光模拟装置中的光学引擎存在偏振像差，致使其输出的模拟星图中夹杂着大量非成像偏振杂散光，不仅会引起模拟星图中各星点能量中心位置偏移，降低星图模拟精度，甚至将淹没模拟星图中部分星点，降低了试验可靠性。

现有技术中，通常采用多个偏振分光棱镜拼接的方式重构光学引擎、优化光学引擎中偏振薄膜以及采用3M棱镜作为光学引擎的起偏元件等方法，均是通过提高光学引擎消光比，以抑制杂散光产生，但存在体积大、能量利用率低以及对入射光孔径角容限小等问题，制约了现有微弱星光模拟装置的星图模拟精度的进一步提高，导致目前微弱星光模拟装置难以应用于高端航天器地面标定与测试试验中。

因此有必要提供新的一种光学引擎偏振平衡优化方法和系统。

发明内容

基于现有技术中存在的上述问题，本发明实施例的目的在于提供一种光学引擎偏振平衡优化方法，采用光学引擎偏振平衡优化方法，提高光学引擎消光比同时扩大其对入射光孔径角的容限，进而提高了星图模拟精度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种光学引擎偏振平衡优化方法，包括：

S1，建立光学引擎偏振薄膜琼斯矩阵，推导光学引擎薄膜偏振参数最优解析式，并将其作为优化目标，同时选取接近优化目标的光学引擎偏振平衡薄膜作为初始结构；

S2，建立消光比与星点位置模拟精度数学模型，根据星点位置模拟精度理论值得出消光比目标值，将其作为光学引擎偏振平衡薄膜的筛选条件，并从初始结构中筛选出符合消光比条件的偏振薄膜；

S3，建立光学引擎薄膜的偏振平衡评价函数，通过遗传算法丰富筛选的偏振薄膜结构并利用阻尼最小二乘法进行优化，最后计算优化后薄膜的偏振平衡评价函数值，并进行升序排列；

S4，根据消光比目标值评估优化后的光学引擎薄膜，选择得出最优的光学引擎薄膜。

进一步的，S1中，所述光学引擎偏振薄膜琼斯矩阵为：

其中，i为虚数，为中心视场的入射光孔径角，T_p为透射光场中P光的透过率，T_s为透射光场中S光的透过率，Δ＝(Δs+Δp)/2为平均相位，δ＝Δs-Δp为相位差。

进一步的，S1中，所述光学引擎薄膜偏振参数最优解析式为：δ＝0且(T_p-T_s)/(T_p+T_s)＝0，其中，T_p为透射光场中P光的透过率，T_s为透射光场中S光的透过率。

进一步的，S2中，所述消光比与星点位置模拟精度数学模型表达式为：

其中，m_i为边缘点灰度，θ为星点位置模拟精度，f′为光学系统焦距。

进一步的，S3中，所述光学引擎薄膜的偏振平衡评价函数表达式为：

其中，m和n分别表示光瞳上x轴和y轴方向的采样点个数，为当前光瞳采样点(m，n)对应的透过率衰减，R(m,n)＝δ(m,n)为当前光瞳采样点(m，n)对应的相位延迟当前值，ΔD(m,n)和ΔR(m,n)为容限，为透过率衰减，为相位延迟目标值。

进一步的，S3中，为减少选取初始结构的次数，应增加待优化薄膜多样性，包括：将筛选后的偏振薄膜厚度作为优化变量，利用遗传算法中交叉、突变等操作将光学引擎薄膜数量丰富至2H个。

进一步的，还包括分别计算2H个筛选后的偏振薄膜对应的偏振平衡评价函数值，按照由小到大的顺序排列，选取前H个薄膜作为待优化的次级薄膜，并利用阻尼最小二乘法优化薄膜厚度。

进一步的，S3中，还包括记录优化后的薄膜结构，计算优化后的薄膜对应的偏振平衡评价函数值并按照升序排列。

进一步的，S4中，根据步骤S2中得出的消光比目标值作为光学引擎偏振平衡薄膜的筛选条件对所述优化后的薄膜对应的偏振平衡评价函数值进行评估，若满足消光比筛选条件，记录并选择最佳的薄膜结构，若不满足筛选条件，则将更换步骤S1中得到的薄膜初始结构，重新进行优化。

一种光学引擎偏振平衡优化系统，应用于上述光学引擎偏振平衡优化方法，所述光学引擎偏振平衡优化系统包括：

推导模块，用于建立光学引擎偏振薄膜琼斯矩阵，推导光学引擎薄膜偏振参数最优解析式，并将其作为优化目标，同时选取接近优化目标的光学引擎偏振平衡薄膜作为初始结构；

建模模块，用于建立消光比与星点位置模拟精度数学模型，根据星点位置模拟精度理论值得出消光比目标值，将其作为光学引擎偏振平衡薄膜的筛选条件，并从初始结构中筛选出符合消光比条件的偏振薄膜；

优化模块，用于建立光学引擎薄膜的偏振平衡评价函数，通过遗传算法丰富筛选的偏振薄膜结构并利用阻尼最小二乘法进行优化，最后计算优化后薄膜的偏振平衡评价函数值，并进行升序排列；

筛选模块，用于根据消光比目标值评估优化后的光学引擎薄膜，选择得出最优的光学引擎薄膜。

本发明的有益效果是：本发明的光学引擎偏振平衡优化方法包括：建立光学引擎偏振薄膜琼斯矩阵，推导光学引擎薄膜偏振参数最优解析式，并将其作为优化目标，同时选取接近优化目标的光学引擎偏振平衡薄膜作为初始结构；建立消光比与星点位置模拟精度数学模型，根据星点位置模拟精度理论值得出消光比目标值，将其作为光学引擎偏振平衡薄膜的筛选条件，并从初始结构中筛选出符合消光比条件的偏振薄膜；建立光学引擎薄膜的偏振平衡评价函数，通过遗传算法丰富筛选的偏振薄膜结构并利用阻尼最小二乘法进行优化，同时计算优化后薄膜的偏振平衡评价函数值，并进行升序排列；根据消光比目标值评估优化后的光学引擎薄膜，选择最优的光学引擎薄膜结构。本发明采用光学引擎偏振平衡优化方法，提高光学引擎消光比同时扩大其对入射光孔径角的容限，进而提高了星图模拟精度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图中：

图1为本发明实施例一提供的光学引擎偏振平衡优化方法的流程图；

图2为本发明实施例一提供的光学引擎薄膜透过率衰减和相位差曲线图；

图3为本发明实施例一提供的修正采样点位置误差测试结果对比图；

图4为本发明的实施例二提供的光学引擎偏振平衡优化系统的模块示意图；

图5为本发明的实施例三提供的光学引擎偏振平衡优化系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

第一实施方式：

本发明的第一实施方式提供了一种光学引擎偏振平衡优化方法，包括：建立光学引擎偏振薄膜琼斯矩阵，推导光学引擎薄膜偏振参数最优解析式，并将其作为优化目标，同时选取接近优化目标的光学引擎偏振平衡薄膜作为初始结构；建立消光比与星点位置模拟精度数学模型，根据星点位置模拟精度理论值得出消光比目标值，将其作为光学引擎偏振平衡薄膜的筛选条件，并从初始结构中筛选出符合消光比条件的偏振薄膜；建立光学引擎薄膜的偏振平衡评价函数，通过遗传算法丰富筛选的偏振薄膜结构并利用阻尼最小二乘法进行优化，同时计算优化后薄膜的偏振平衡评价函数值，并进行升序排列；根据消光比目标值评估优化后的光学引擎薄膜，选择最优的光学引擎薄膜结构。本发明采用光学引擎偏振平衡优化方法，提高光学引擎消光比同时扩大其对入射光孔径角的容限，进而提高了星图模拟精度。

下面对本实施方式的光学引擎偏振平衡优化方法的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须，本实施方式的具体流程如图1所示，本实施方式应用于光学引擎偏振平衡优化系统。

步骤S1，建立光学引擎偏振薄膜琼斯矩阵，推导光学引擎薄膜偏振参数最优解析式，并将其作为优化目标，同时选取接近优化目标的光学引擎偏振平衡薄膜作为初始结构。

具体而言，由于光学引擎中心视场对应的偏振像差相比于全视场而言具有极小值特性，采用光学引擎中心视场对应的偏振参数作为优化目标更具约束性。

中心视场对应的光学引擎偏振薄膜琼斯矩阵为：

其中，i为虚数，为中心视场的入射光孔径角，T_p为透射光场中P光的透过率，T_s为透射光场中S光的透过率，Δ＝(Δs+Δp)/2为平均相位，δ＝Δs-Δp为相位差。

为确定光学引擎薄膜的偏振像差对入射光的影响，预设入射光振动方向沿x轴，此时经过光学引擎薄膜后，出射光偏振态表达式为：

其中，E_x为沿x方向的电场强度，E_y为沿y方向的电场强度，i为虚数， 为中心视场的入射光孔径角，T_p为透射光场中P光的透过率，T_s为透射光场中S光的透过率，Δ＝(Δs+Δp)/2为平均相位，δ＝Δs-Δp为相位差。

根据出射光偏振态表达式得出，其中光学引擎的透射光路，受到入射光孔径角S光P光的透射光强和S光P光相位差的共同作用，出射光将发生偏离入射光偏振态。因此，入射光孔径角S光P光的透射光强和S光P光相位差导致当入射光经星图显示器件反射后再次经过光学引擎时，具有检偏作用的光学引擎将吸收透射振动方向与检偏器光轴非垂直方向的光，引起光学引擎杂散光的产生。

采用单一变量法，分别计算出入射光孔径角S光P光的透射光强和S光P光相位差对出射光偏振态的影响规律，进而得出光学引擎薄膜偏振参数最优解析式。

若只考虑相位差对出射光偏振态的影响，预设T＝T_s＝T_p，此时相位差对出射光偏振态影响公式为：

其中，E_x为沿x方向的电场强度，E_y为沿y方向的电场强度，i为虚数，Δ为平均相位，T为透射率，δ为相位差，θ为入射角度。

根据相位差对出射光偏振态影响公式得出，透射率T不会改变出射光偏振态，而矩阵内的相位差δ和入射角度θ则会改变出射光偏振态，而且θ为系统参量无法改变。当δ越接近0时，出射光偏振态则越接近入射光偏振态，从而能够有效抑制由斜入射引起的偏振态改变。

若只考虑透射率对出射光偏振态的影响，预设δ＝0，此时相位差对出射光偏振态影响公式为：

其中，E_x为沿x方向的电场强度，E_y为沿y方向的电场强度，i为虚数， 为中心视场的入射光孔径角，T_p为透射光场中P光的透过率，T_s为透射光场中S光的透过率，Δ＝(Δs+Δp)/2为平均相位。

进一步的，(T_p-T_s)/(T_p+T_s)表示透过率衰减。根据所述预设δ＝0，此时相位差对出射光偏振态影响公式可知，当T_p-T_s差值越大，透过率衰减(T_p-T_s)/(T_p+T_s)越大，出射光偏振态必然产生剧烈变化。而对斜入射的光线而言，恒不为零，因此若T_p＝T_s，则出射光偏振态则越接近入射光偏振态。

因此，入射光孔径角必然影响出射光偏振态，为保证偏振态稳定，在理想条件下，相位延迟和透过率衰减满足的最优条件，即光学引擎薄膜偏振参数最优解析式为：δ＝0且(T_p-T_s)/(T_p+T_s)＝0。

步骤S2，建立消光比与星点位置模拟精度数学模型，根据星点位置模拟精度理论值得出消光比目标值，将其作为光学引擎偏振平衡薄膜的筛选条件，并从初始结构中筛选出符合消光比条件的偏振薄膜。

具体而言，建立消光比与星点位置模拟精度数学模型包括：预设星点由3×3共计9个像素基元共同表示，其像素基元共同能量中心即为模拟星点位置。当杂光在9个像素点呈随即分布时，根据质心法，星点能量中心位置(x,y)可分别表示为：

其中，b_i为第i个像素基元的灰度，x_i为第i个像素基元中心横坐标，y_i为第i个像素基元中心纵坐标，x为星点能量中心位置横坐标，y为星点能量中心位置纵坐标。

由于在3×3像素基元中，边缘像素能量占比对星点整体能量中心的影响最大，因此以杂散光均汇聚于边缘点为前提，计算消光比的理论最小值。光学引擎消光比k灰度表达式为：

其中，m_i为边缘点灰度，k为光学引擎消光比。

进一步的，基于质心法，计算在极限条件下即杂散光均汇集在星点边缘时，满足理论星点位置模拟精度对应的光学引擎消光比理论值，并将其作为光学引擎偏振平衡薄膜筛选条件。

预设坐标(2.5,2.5)为模拟星点边缘点位置坐标，星点能量中心坐标为(1.5,1.5)，则消光比与星点位置模拟精度数学模型表达式为：

其中，m_i为边缘点灰度，θ为星点位置模拟精度，f′为光学系统焦距。

在一些实施例中，光学引擎的设计目标为工作波段在400nm～600nm可见光波段，星点位置模拟精度优于10，所采用的光学系统焦距f′＝90，星图显示器件单像元尺寸为8.6μm，光学系统参数下表1所示。

表1光学系统参数

将f′＝90mm、将θ＝10代入消光比与星点位置模拟精度数学模型，可得边缘点灰度m_i≤1.02，取m_i＝1.02，而代入光学引擎消光比k灰度表达式可得光学引擎消光比k应优于251：1。

因此，光学引擎偏振平衡薄膜的筛选条件为光学引擎消光比k应优于251：1。以此从初始结构中筛选出符合消光比条件的偏振薄膜。

步骤S3，建立光学引擎薄膜的偏振平衡评价函数，通过遗传算法丰富筛选的偏振薄膜结构并利用阻尼最小二乘法进行优化，最后计算优化后薄膜的偏振平衡评价函数值，并进行升序排列。

步骤S3-1，光学引擎薄膜的偏振平衡评价函数建立：由于不同视场、不同孔径角的入射光偏振态经过光学引擎薄膜作用后，出射光瞳面上的不同位置对应的偏振态互异，因此在出射光瞳面上选择有限数量光瞳采样点(m,n)并计算对应位置的出射光偏振态，用以准确判断偏振平衡的优化情况。

光学引擎薄膜的偏振平衡评价函数表达式为：

其中，m和n分别表示光瞳上x轴和y轴方向的采样点个数，为当前光瞳采样点(m，n)对应的透过率衰减，R(m,n)＝δ(m,n)为当前光瞳采样点(m，n)对应的相位延迟当前值，ΔD(m,n)和ΔR(m,n)为容限，为透过率衰减的目标值，为相位延迟目标值。

在一些实施例中，取m＝n＝9，权重y_d＝y_r＝1，ΔD(m,n)＝ΔR(m,n)＝2％。

步骤S3-2，为减少选取初始结构的次数，应增加待优化薄膜多样性，包括：将筛选后的偏振薄膜厚度作为优化变量，利用遗传算法中交叉、突变等操作将光学引擎薄膜数量丰富至2H个。

具体而言，根据设计指标选取合适的光学引擎薄膜初始结构，所选取的薄膜表示为G|HLHLH|G，其中，G为基底玻璃，H为高折射率材料，L为低折射率材料。进一步的，H选用ZnS材质，折射率为2.36，L选用Ag材质，折射率为0.055，中心波长为550nm，厚度为将光学引擎薄膜厚度作为优化变量，利用遗传算法中交叉、突变等操作将薄膜数量丰富至2H个。设待优化薄膜交叉点的位置为0.5α，则交叉操作是以所选取的交叉点为分界，对位于交叉点后方的两薄膜组成进行交换。交叉操作表达式为：

其中，x_i和x_j为两个随机薄膜，x_q和x_h为交叉操作后产生的两个新薄膜。

突变操作是一种模拟基因突变的过程，通过对薄膜厚度进行赋值，赋值范围设置为最小膜层厚度的3～5倍。

分别计算2H个筛选后的偏振薄膜对应的偏振平衡评价函数值，按照由小到大的顺序排列。选取前H个薄膜作为待优化的次级薄膜，并利用阻尼最小二乘法优化薄膜厚度。

步骤S3-3，记录优化后的薄膜结构，计算优化后的薄膜对应的偏振平衡评价函数值并按照升序排列。

步骤S4，根据消光比目标值评估优化后的光学引擎薄膜，选择得出最优的光学引擎薄膜。

具体而言，根据步骤S2中得出的消光比目标值作为光学引擎偏振平衡薄膜的筛选条件对步骤S3-3的优化结果进行评估。若满足消光比筛选条件，记录并选择最佳的薄膜结构，若不满足筛选条件，则将更换步骤S1中得到的薄膜初始结构，重新进行优化。

在一些示例中，经优化与筛选后，光学引擎偏振平衡薄膜组成如下表2所示。

材料	折射率	光学厚度
			Glass	1.51	/
ZnS	2.36	0.335
			Ag	0.55	0.0018
ZnS	2.36	0.179
			Ag	0.55	0.002
ZnS	2.36	0.421
			Glass	1.51	/

经过偏振平衡优化后，光学引擎薄膜透过率和相位差曲线如图2所示。入射光孔径角小于8°时，二项衰减最大值为0.0048，相位延迟最大值为0.34°，相比于传统光学引擎，分别二项衰减与相位延迟分别下降了10.5％和15.3％。

采用Tp、Ts等参量表示偏振平衡光学引擎消光比ρ，消光比表示公式为：

其中，ε为光学引擎中偏振片消光比，ε取ε＝2000：1。

经计算在入射光孔径角小于8°时，偏振平衡光学引擎消光比均优于472：1，满足星点位置模拟精度优于10″对光学引擎消光比k优于251：1的需求。

如图3所示，图3表示为采用偏振平衡光学引擎后星点位置模拟精度实测结果，相比于采用传统光学引擎，测试结果表明，全视场星点位置模拟精度由15.99″下降至9.76″，下降了1.64倍。

第二实施方式：

如图4所示，本发明的第二实施方式提供一种光学引擎偏振平衡优化系统，包括：推导模块201、建模模块202、优化模块203、筛选模块204。

具体而言，推导模块201，用于建立光学引擎偏振薄膜琼斯矩阵，推导光学引擎薄膜偏振参数最优解析式，并将其作为优化目标，同时选取接近优化目标的光学引擎偏振平衡薄膜作为初始结构；建模模块202，用于建立消光比与星点位置模拟精度数学模型，根据星点位置模拟精度理论值得出消光比目标值，将其作为光学引擎偏振平衡薄膜的筛选条件，并从初始结构中筛选出符合消光比条件的偏振薄膜；优化模块203，用于建立光学引擎薄膜的偏振平衡评价函数，通过遗传算法丰富筛选的偏振薄膜结构并利用阻尼最小二乘法进行优化，最后计算优化后薄膜的偏振平衡评价函数值，并进行升序排列；筛选模块204，用于根据消光比目标值评估优化后的光学引擎薄膜，选择得出最优的光学引擎薄膜。

不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的系统实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。

第三实施方式：

本发明的第三实施方式提供了一种网络侧服务端，如图5所示，包括至少一个处理器301；以及，与至少一个处理器301通信连接的存储器302；其中，存储器302存储有可被至少一个处理器301执行的命令，指令至少被一个处理器301执行，以使至少一个处理器301能够执行上述的数据处理方法。

其中，存储器302和处理器301采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器301和存储器302的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器301处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器301。

处理器301负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器302可以被用于存储处理器301在执行操作时所使用的数据。

第四实施方式：

本发明的第四实施方式提供了一种计算机读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现第一实施方式中的光学引擎偏振平衡优化方法。

即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种光学引擎偏振平衡优化方法，其特征在于，包括：

S1，建立光学引擎偏振薄膜琼斯矩阵，推导光学引擎薄膜偏振参数最优解析式，并将其作为优化目标，同时选取接近优化目标的光学引擎偏振平衡薄膜作为初始结构；

S2，建立消光比与星点位置模拟精度数学模型，根据星点位置模拟精度理论值得出消光比目标值，将其作为光学引擎偏振平衡薄膜的筛选条件，并从初始结构中筛选出符合消光比条件的偏振薄膜；

S3，建立光学引擎薄膜的偏振平衡评价函数，通过遗传算法丰富筛选的偏振薄膜结构并利用阻尼最小二乘法进行优化，最后计算优化后薄膜的偏振平衡评价函数值，并进行升序排列；

S4，根据消光比目标值评估优化后的光学引擎薄膜，选择得出最优的光学引擎薄膜；

所述建立消光比与星点位置模拟精度数学模型包括：光学引擎消光比k灰度表达式为：

其中，m_i为边缘点灰度，k为光学引擎消光比；

基于质心法，计算在极限条件下即杂散光均汇集在星点边缘时，满足理论星点位置模拟精度对应的光学引擎消光比理论值，并将光学引擎消光比理论值作为光学引擎偏振平衡薄膜筛选条件；

预设坐标(2.5,2.5)为模拟星点边缘点位置坐标，星点能量中心坐标为(1.5,1.5)，所述消光比与星点位置模拟精度数学模型表达式为：

其中，m_i为边缘点灰度，θ为星点位置模拟精度，f′为光学系统焦距。

2.根据权利要求1所述的光学引擎偏振平衡优化方法，其特征在于，S1中，所述光学引擎偏振薄膜琼斯矩阵为：

其中，i为虚数，为中心视场的入射光孔径角，T_p为透射光场中P光的透过率，T_s为透射光场中S光的透过率，Δ＝(Δs+Δp)/2为平均相位，δ＝Δs-Δp为相位差。

3.根据权利要求2所述的光学引擎偏振平衡优化方法，其特征在于，S1中，所述光学引擎薄膜偏振参数最优解析式为：δ＝0且(T_p-T_s)/(T_p+T_s)＝0。

4.根据权利要求1所述的光学引擎偏振平衡优化方法，其特征在于，S3中，所述光学引擎薄膜的偏振平衡评价函数表达式为：

其中，m和n分别表示光瞳上x轴和y轴方向的采样点个数，为当前光瞳采样点(m，n)对应的透过率衰减，R(m,n)＝δ(m,n)为当前光瞳采样点(m，n)对应的相位延迟当前值，ΔD(m,n)和ΔR(m,n)为容限，为相位延迟的目标值，为透过率衰减的目标值，T_p为透射光场中P光的透过率，T_s为透射光场中S光的透过率，y_d和y_r为权重。

5.根据权利要求4所述的光学引擎偏振平衡优化方法，其特征在于，S3中，为减少选取初始结构的次数，应增加待优化薄膜多样性，包括：将筛选后的偏振薄膜厚度作为优化变量，利用遗传算法中交叉、突变操作将光学引擎薄膜数量丰富至2H个。

6.根据权利要求5所述的光学引擎偏振平衡优化方法，其特征在于，S3中，还包括分别计算2H个筛选后的偏振薄膜对应的偏振平衡评价函数值，按照由小到大的顺序排列，选取前H个薄膜作为待优化的次级薄膜，并利用阻尼最小二乘法优化薄膜厚度。

7.根据权利要求6所述的光学引擎偏振平衡优化方法，其特征在于，S3中，还包括记录优化后的薄膜结构，计算优化后的薄膜对应的偏振平衡评价函数值并按照升序排列。

8.根据权利要求7所述的光学引擎偏振平衡优化方法，其特征在于，S4中，根据步骤S2中得出的消光比目标值作为光学引擎偏振平衡薄膜的筛选条件对所述优化后的薄膜对应的偏振平衡评价函数值进行评估，若满足消光比筛选条件，记录并选择最佳的薄膜结构，若不满足筛选条件，则将更换步骤S1中得到的薄膜初始结构，重新进行优化。

9.一种光学引擎偏振平衡优化系统，其特征在于，应用于权利要求1-8中所述光学引擎偏振平衡优化方法，所述光学引擎偏振平衡优化系统包括：

推导模块，用于建立光学引擎偏振薄膜琼斯矩阵，推导光学引擎薄膜偏振参数最优解析式，并将其作为优化目标，同时选取接近优化目标的光学引擎偏振平衡薄膜作为初始结构；

建模模块，用于建立消光比与星点位置模拟精度数学模型，根据星点位置模拟精度理论值得出消光比目标值，将其作为光学引擎偏振平衡薄膜的筛选条件，并从初始结构中筛选出符合消光比条件的偏振薄膜；

优化模块，用于建立光学引擎薄膜的偏振平衡评价函数，通过遗传算法丰富筛选的偏振薄膜结构并利用阻尼最小二乘法进行优化，最后计算优化后薄膜的偏振平衡评价函数值，并进行升序排列；

筛选模块，用于根据消光比目标值评估优化后的光学引擎薄膜，选择得出最优的光学引擎薄膜。