线性偏振光被微粒子场散射的特性研究

本文提供了线偏振光通过复合微粒子场后的侧向散射效应，并进行了探讨分析，实验采用了４种粒子场浓度，２种直径的圆形粒子，从粒子空间尺寸，粒子浓度，粒子直径大小，探测角度和深度位置等多个方面考察实验数据与粒子场特性的联系，发现在一定条件下引起入射光退偏振的主要因素是粒子尺寸和场内粒子的浓度。     

圆偏振光和线偏振光散射特性分析与比较

本文对圆偏振态和线偏振态两种光束在激射粒子场散射中的散射特性进行了对比和分析。散射粒子直径分别为：1．24μm、0．494μm、0．36μm、0．123μm、0．065μm。以粒子与水技不同比例混合液，作为散射粒子场．所得结果表明，散射光强度总是相对入射光束的偏振面呈对称分布；散射光强度对散射粒子大小敏感而与入射光偏振态无关；散射光中垂直偏振分量在两种光入射下存在完全不同的状态分布。     

基片表面微球体纳米级缺陷的光散射分析

为了进一步诊断反演出基片及光学元件中杂质缺陷的形态和尺寸,应用Bobbert-Vileger(BV)理论建立两种缺陷粒子的复合光散射模型,通过对场进行矢量球谐函数展开,对基片上缺陷粒子的光散射问题展开讨论,对散射场及微分散射截面进行推导求解。同时将数值计算结果退化为球形粒子与采用扩展Mie理论方法所得结果做了比较,二者吻合较好。通过数值计算考察了不同材质下,形变对微分散射截面的影响。结果表明,金属缺陷的散射更易受形变的影响,而介质缺陷受形变的影响很小。当球缺靠近基底的情况下,微分散射截面受散射角的影响较大;球缺背离基底时,几乎和球形粒子散射曲线重合,因此通过对微分散射截面的计算可以定位反演出球缺的位置和材质。     

微粗糙光学表面与掩埋多体粒子复合光散射特性

基于时域有限差分法/时域多分辨(FDTD/MRTD)混合方法研究了微粗糙光学表面与多体缺陷粒子的复合光散射问题。建立微粗糙光学表面与掩埋多体粒子复合散射模型,利用DB2小波尺度函数的移位内插原理,将计算区域分别划分为MRTD和FDTD方法区域,推导出复合散射场,计算微粗糙光学表面中掩埋多体粒子的复合散射截面,并与矩量法的结果比较以验证该方法的有效性。分析入射角、气泡粒子的个数、相对位置及深度等物性特征对微粗糙光学表面与掩埋多体粒子复合双站散射截面的影响。上述结果为光学无损检测、光学薄膜、微纳米结构的光学性能设计等领域提供技术支持。     

复合粒子场散射光强度与偏振态研究

研究了线偏振光经过不同直径、不同浓度的粒子场之后，其散射强度分布及偏振态的变化。     

非球形簇团核壳结构粒子的激光散射特性

在冰晶粒子异质核化理论基础上,建立了椭球形、六角平板和六角棱柱3种簇团形核壳结构冰晶粒子模型,利用离散偶极子近似法(DDA)数值计算同一入射波长下,有效尺寸对核壳结构冰晶粒子消光效率、吸收效率和散射效率的影响、中间均匀混合层对核壳结构冰晶粒子散射强度的影响以及Mueller矩阵元素随散射角度的变化情况。数值结果表明:随着有效尺寸的增大,椭球形、六角平板和六角棱柱3种簇团形核壳结构冰晶粒子的消光效率、吸收效率和散射效率随着有效尺寸的增大分别呈现不同的变化趋势;在相等尺寸条件下,散射强度随散射角度的变化情况与粒子形状有密切关系,且相比于椭球形和六角平板两种簇团形核壳结构冰晶粒子,六角棱柱核壳结构冰晶粒子的前向散射强度最大,散射强度随散射角度的变化曲线振荡更明显。根据Mueller矩阵元素随散射角度的分布情况,可以看出六角棱柱簇团形冰晶结构的散射方向最明显,前向散射强度最大,六角平板和六角棱柱簇团形冰晶结构的Mueller矩阵元素相对球形和椭球形在后向散射场区域的偏差更明显。论文的研究结果为进一步分析复杂冰晶粒子的散射特性,开展高空云层中各种复杂几何形状簇团冰晶粒子的散射特性研究和分析提供支持。     

单粒子与复合粒子散射强度的计算与分析

根据Mie散射理论,对金属单粒子和复合粒子的散射强度和偏振度进行了数值计算与理论分析,得到了两类散射体的散射强度、偏振度与散射角、入射波长及壳层厚度之间的关系。结果表明,随着入射波长的增大,复合粒子的前向散射增强,背向散射未变化;偏振度峰值和峰位易出现明显的退偏振现象,明显区别于金属单粒子散射行为。该结论对两类金属材料光学特性方面的开发和应用提供了理论参考。     

大尺寸参数双球散射场展开系数的计算

利用矢量球谐函数,根据电磁场边界条件,建立相关方程,严格求解了双球粒子散射场展开系数.并将计算出的散射场与用散射传输矩阵法得到的结果进行了对比.结果显示:两者在小粒子情况下吻合很好.同时利用文中公式可数值计算出更广泛的算例.它也是解决更复杂条件粒子相关散射的基础.     

粒子动态分析仪(PDA)测量湍流场时散射粒子的选择

应用激光技术测量流场时需要合适的散射粒子。本文研究了激光三维粒子动态分析仪测量湍流流场时,如何选择合适散射粒子的问题。实验结果表明,散射粒子的合理选择是保证测量精度的重要措施之一。在测量强脉冲湍流场时,应选用密度小,直径小且折射率大的粒子作为散射粒子。选择合适的粒子播散浓度。     

二维密集导体目标散射的数值模式匹配法

用数值模式匹配法(Numerical Mode Match,NMM)求解空间随机分布的二维任意形状导体柱目标的复合散射。每个目标的散射场在各自局部坐标系中用柱面波函数展开,外部空间的散射场由所有目标散射场的叠加共同贡献。在每个导体目标表面选取若干离散点数值匹配边界条件,得到关于展开系数的超定矩阵方程,用奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)或最小二乘法获得其最佳逼近解。这样,空间的散射场可由级数展开解析计算。数值分析了展开级数的截断问题,与矩量法(Method of Moment,MoM)数值计算的结果比较和误差分析获得不同形状和不同尺寸目标的展开项数,并用多项式拟合了简单的函数式。最后,针对不同形状组合的多导体柱复合散射模型分析其双站散射计算,与MoM方法的结果比较表明:数值模式匹配法能快速准确地分析任意尺寸任意位置任意形状复合目标的散射计算。     

海洋悬浮粒子的光学后向散射率特性研究

后向散射率不仅是机载激光雷达探测海水后向散射信号的重要参量,也是海洋悬浮粒子重要的光学特性,根据米氏散射理论及其散射相函数计算公式,推导出了海洋悬浮粒子后向散射率的计算公式.通过对海水中的藻类粒子和悬浮泥沙颗粒散射相函数的分析,获取这两类主要海洋悬浮粒子各自的后向散射率,并进一步分析了后向散射率与粒子半径和波长的关系.仿真计算结果表明,当探测波长一定时,藻类粒子的后向散射率随粒子半径的增大而增大,而悬浮泥沙颗粒的后向散射率随粒子半径的增大而减小;当粒子半径一定时,藻类粒子和悬浮泥沙颗粒的后向散射率均随探测波长的增大而增大.     

椭圆高斯波束中小粒子的一阶散射特性

研究电磁波束的小粒子散射特性在环境监测等领域有着广泛的应用。将电磁波束做级数展开,给出了各项对应电磁波的物理意义及粒子内电场的解析式。以椭圆高斯波束为例,对粒子内电场以及后项与前项电磁波束中粒子内电场的大小的比值随照射距离、频率的变化做了仿真。研究了椭圆高斯波束中小粒子的散射特性,通过仿真分析了波束腰宽和频率对散射特性的影响,验证了算法的有效性。研究表明,波束腰宽可以改善粒子的识别性能,粒子对高阶项的散射场远小于对次阶项的散射场,瑞利粒子内场表达式中坐标的幂次与外场波束表达式中坐标的幂次相同。所提方法简单,为研究电磁波束的粒子散射特性探索了新的途径。     

角锥阵列的散射特性

借助于Floquet定理和空间谐波理论对周期性角锥阵列的散射特性进行了研究,分析了散射场的形成机理,讨论了阵列边缘切断效应对散射特性的影响.采用时域有限差分(FDTD)方法和周期性边界条件对吸波材料锥体阵列和微波黑体锥体阵列的散射场进行了计算,分析了RCS和微分散射系数的空间分布随阵列结构参数、阵列表面吸波涂层参数以及入射波频率的变化关系,给出了锥体内部和口面的场分布.     

Scattering of Solar and Atmospheric Background Radiation from a Target

Light scattering property of environment is very important in theoretical study and application of the remote sensing. What's more, it is valuable for infrared radiation, imaging, and the detection of target and tracking. In this paper, solar and atmospheric background radiation, and their scattering property from target are discussed. BRDF (Biodirectional Reflectance Distribution Function) is a very important quantity that shows the radiation and reflection feature of target. According to electromagnetic radiant and scattering theories, the relationship between laser radar scattering cross section (LRCS) and BRDF is introduced. LOWTRAN model is an effective method of calculating the spectral distribution of solar and atmospheric radiation. Here it is applied to compute solar and atmospheric background radiation scattered from a target. The relative equations are deduced. Thus, the spatial and spectral distribution of scattering light is given. As a special example, for the Lambert's surface, the equations are simplified. As a result, the spatial and spectral distributions scattering radiation of solar and atmospheric background from a rough painted surface are present. The scattering of solar radiation plays a primary role in MIR region, but scattering of atmospheric background radiation is higher in LIR region. At the same time, there is obviously specular reflectance for solar radiation due to coherent scattering from rough surface.     

Scattering Properties of Cylindrical Ferrite Posts and Their Applications

The scattering field of a ferrite post and a cylindrical ferrite post containing conducting post illuminated by a plane wave is analyzed. The special interest is the scattering property of the ferrite posts, which is resonating at certain modes such as TM₁₁ mode. We hope to know the speciality it shows and find its applications. It is found that the scattering field pattern of a resonating ferrite post is similar to the rotation of the scattering field pattern of a dielectric cylindrical post, which has the same dimension as ferrite. The scattering properties of the ferrite may give us some inspirations to explore its applications in microwave components. This property is utilized to explain the mechanism of the operation of the circulators. It also may be used in microstrip patch antenna, coupler and filter to control their properties. Other applications may be possible too. Some calculation results are presented.     

一种GTD模型参数估计的新方法

本文将能够精确描述高频电磁散射的几何绕射(GTD)模型取代传统的多重信号分类(MUSIC)算法所采用的指数和模型,并对MUSIC算法做了相应改进.提出利用特征分析方法的信号与噪声子空间正交特性,使改进后的MUSIC算法既能够精确估计目标散射中心位置,又能估计散射中心类型,取得了较好的效果.本文针对各种空间平滑预处理方法对噪声子空间与信号正交特性的影响进行了仿真,指出空间平滑预处理方法会影响噪声子空间及信号子空间结构,进而影响散射中心类型的估计,所以应对散射中心类型的最终结果进行修正.     

基于激光散射理论的微小颗粒测量的数值分析

根据算法的准确性、稳定性和快速性原则, 讨论了Mie散射和Rayleigh散射的数值算法。将Mie散射理论及Rayleigh散射理论的Matlab数值结果与Wiscombe结果对比分析, 证明了此Matlab程序的正确性。在此基础上, 确定了当颗粒粒径参量x0.3时采用Rayleigh散射理论来确定前向某一角度范围内散射光能分布, 从中求得颗粒的粒径大小和分布, 具有比Mie散射理论算法快速性的特点。该方法为某些测试对象(颗粒与分散介质相对折射率、颗粒种类等)确定、微小颗粒的在线测量提供了理论支持。     

海面电磁散射回波的分形特性

本文引入时变分形Weistrass—Mandelbrot函数描述海面的局部动态特征，采用Kirchhoff解近似分析电磁散射场的时域分形特性，导出了海面电磁散射系数的分形模型。理论分析和试验结果表明，海面的散射回波信号保留了海面的一些分形特征，散射系数属于分形函数，其盒维数与海面的分形维数近似相等。     

Scattering from inhomogeneous penetrable bodies of revolution

A systematic procedure for studying scattering from inhomogeneous penetrable bodies in which the inhomogeneity is modeled by piecewise homogeneous layers, is presented. The procedure utilizes the block tridiagonal property of the system matrix to simplify the computations and is applied to examples of dielectric bodies of revolution. An extension of the technique permits the solution of a composite missile/plume scattering problem.     

大气的布里渊散射特性研究

建立了大气布里渊散射光频移的数学模型,分析计算了温度、水汽压、大气压力等大气参量对布里渊散射特性的影响。结果表明,布里渊散射光频移受大气压、水汽压的影响很小,而受大气温度的影响很大。这些结果对大气中隐形目标的探测技术具有重要的参考意义。