随机分布多粒子侧向散射光偏振特性分析

为了研究随机分布的复合多粒子侧向散射光偏振度和粒子直径大小之间的关系,采用直径0.22μm或0.494μm的粒子与过滤的蒸馏水混合构成不同浓度的悬浮液,作为研究粒子侧向散射光偏振特性散射介质的实验方法,进行了理论分析和实验验证,取得了直径0.22μm的粒子侧向散射光强在不同深度、不同角度的偏振度和直径0.22μm或0.494μm的粒子在3种浓度中侧向散射中水平偏振度、垂直偏振度的数据。结果表明,粒子侧向散射光的退偏振对粒子直径的变化非常敏感,直径小的粒子其散射光水平方向偏振度远大于直径大的粒子,而其散射光垂直方向的偏振度却远小于直径大的粒子。这一结果对多粒子存在状况下的粒子直径检测是有帮助的(尤其适用于粒子直径小于1μm的情况)。     

线偏振光与圆偏振光后向散射偏振保持能力

通过蒙特卡罗仿真方法,分析了在不同尺度粒子的散射介质中线偏振光与圆偏振光后向散射的偏振保持能力,并运用瑞利散射和米散射理论对二者散射时偏振态的微观变化进行对比研究。结果表明,后向散射偏振保持能力与入射光的偏振态和粒子尺度均有关。对于瑞利散射粒子,线偏振光具有更强的偏振保持能力;对于米散射粒子,圆偏振光具有更强的偏振保持能力。     

组织模型光散射的偏振特性

偏振门技术已被广泛用来探测上皮生物组织的结构,但组织的光学参量如何影响入射光的偏振态这一问题尚未解决.结合斯托克斯测量系统模型和米氏散射理论,计算分析了散射体分别等效成直径为5.0、9.0 μm球形粒子的散射光强分布及偏振度分布,以及线偏振光、圆偏振光入射时大小粒子后向散射光的偏振度光谱.结果表明:无论是小粒子还是大粒子,后向单次散射光均具有很高的偏振性,偏振度光谱对粒子尺寸的变化比较敏感,而当线偏振光入射时,随着粒子平均尺寸的增加,光谱振荡频率及偏振度都将增大.该方法对于早期癌症检测具有潜在应用意义.     

随机分布群体粒子场侧向散射光偏振度研究

由直径0.22μm或0.494μm的粒子与过滤的蒸馏水混合构成不同浓度的悬浮液,作为研究粒子侧向散射光偏振特性的散射介质.实验结果表明,粒子侧向散射光的退偏振对粒子直径的变化非常敏感：直径小的粒子其侧向散射光水平方向偏振度远大于直径大的粒子,而其侧向散射光垂直方向的偏振度却远小于直径大的粒子.     

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。     

多粒子场侧向散射总光强性质研究

对线偏振光入射到群体粒子场时侧向散射光的总光强特性进行了实验研究,散射介质为直径分别为0.065,0.123,0.220,0.360,0.494和1.240μm的粒子与过滤的蒸馏水所构成的不同体积分数的悬浮液。研究结果表明,粒子侧向散射光的总光强相对散射角的变化,受粒子直径变化影响较大,且其变化程度随粒子直径的减小(1.240~0.123μm)而变得更明显;而当粒子直径进一步减小时(0.123~0.065μm),则此变化又趋于平缓。而总散射光强相对散射角的变化受粒子浓度和探测深度的影响则很小,没有粒子直径变化的影响大,但在探测平面内总散射光强相对散射角始终呈现对称分布的特性。     

高斯激光束TEM00模散射信号模拟与分析

在广义Mie散射理论的基础上，研究了离轴球型粒子对TEM00基模高斯激光束的散射特性，依据高斯波束在球坐标系的展开形式，对展开系数的有限级数解形式进行了编程计算；模拟了高斯光束在离轴球型粒子散射的情况下，散射光强与粒径参数、折射率、散射角和散射粒子相对位置的关系；对模拟结果进行了讨论，并与平面波的散射规律进行了对比分析。结果显示:高斯光束的散射光强分布呈现出了与平面波散射不同的规律，但在大束腰半径条件下，与平面波的散射规律有许多共同之处。     

白细胞对偏振光的散射特性及散射特性与细胞结构的关系

为了研究白细胞对偏振光的散射特性,运用几何光学近似理论修正偏振光传输的斯托克斯-穆勒矩阵元,基于偏心球模型数值模拟了两束偏振化方向互相垂直的偏振光入射时,不同形状、大小、折射率的无粒白细胞的散射光强空间分布以及散射特性与细胞结构的关系。不同条件下偏振光散射三维分布图像呈现不同的条纹特征,表明分布规律与细胞模型的形体参量和光学参量具有相关性。散射光强的差值、比值、差和比的分析结果表明,偏振光的后向散射反映了细胞内部更丰富的结构信息和光学信息。     

激光束海面散射回波建模与仿真

海面散射回波是激光探测系统探测低空掠海目标时的主要干扰,基于Pierson-Moscowitz海浪谱建立了不同风速下粗糙海面的几何模型,并将其作为海面的高度场。在对海面进行面元分割的基础上,根据Cox-Munk关于海浪坡度的统计模型计算了面元的反射回波,建立了粗糙海面的光散射模型,利用该模型对一种圆锥视场入射激光束的散射光分布及探测器接收功率进行了仿真计算。研究结果表明,粗糙海面的散射光分布与入射角度及风速相关,圆锥视场入射激光束的散射光主要分布在入射光束镜像方向周围的立体空间,风速越小,散射光分布越集中;风速越大,散射光分布越分散,为粗糙海面激光束散射特性分析及散射回波计算提供了重要理论依据。     

复合粒子场散射特性的Mueller矩阵表示

研究了偏振光入射到5种不同粒子大小、2种不同浓度的复合粒子场后散射强度分布,并用Mueller矩阵来描述复合粒子场的散射特性。     

激光探测尾流微气泡的偏振特性研究

为了研究尾流中激光照明气泡幕的散射光强度和偏振的特性,利用基于偏振光传输的蒙特卡洛模型,对偏振激光入射含气泡群水体的三维空间分布模式进行仿真计算。研究了气泡和气泡群在不同气泡尺度,不同散射角条件下的散射光强和偏振状态;分析了气泡幕的气泡数密度,厚度对于散射光强度和偏振状态的影响。研究表明,散射光的强度和偏振度对气泡尺度和散射角较为敏感,气泡尺度参数越大,散射光强和偏振特征越趋向于集中在传输方向的小角度散射;气泡幕的数密度和厚度越大,散射光的强度随散射角度变化的敏感度下降,退偏振效果增强。     

Analysis of the polarization characteristics of scattered light of underwater suspended particles based on Mie theory

Aiming at the problem of underwater polarized laser scattering caused by underwater suspended particles, the equivalent spherical particle Mie scattering theory simulation method is used to study the polarization characteristics of underwater scattered light. The relationship between underwater suspended particle characteristics and optical characteristics is analyzed, and the effects of particle size, polarization characteristics of incident light, and angle of incidence on the degree of polarization of forward and backward scattering light are studied. The results show that:When the incident light is natural light, the degree of polarization of scattered light is very low at the forward-scattering angle, which increases with the increase of the scattering angle, but changes frequently with the increase of the particle size. When the incident light is linearly polarized, the degree of linear polarization of the scattered light is related to the azimuth Angle. The degree of circular polarization is largely unaffected by particle size.     

基于主动式圆偏振光照射的探测建模与分析

圆偏振光有良好的“偏振记忆”效应,为了验证在 强散射介质中通过圆偏振光的旋性 差异可以有效抑制散射光的影响,实现复杂背景下的目标探测功能。从经典的米氏散射 理论和菲涅尔反射理论出发,结合偏振蒙特卡罗方法,构建了主动式圆偏振光在散射介质中 探测目标的模型,通过追踪每个光子的偏振态变化,统计分析了圆偏振光经过介质散射和目 标反射后的Stokes矢量信息。仿真结果表明,文中建模方法可以明显区分出散射介质中是否 存在被探测目标;不同的介质环境和不同的探测距离都会对目标的偏振成像造成不同程度的 衰减,而圆偏振差分成像及圆偏振度成像均可实现偏振成像的增强处理。文中建模方法可以 为全偏振探测的理论研究及实际应用提供借鉴。     

船舰远程尾流散射光偏振特性的蒙特卡洛模拟

为了研究船舰尾流气泡幕散射光的偏振特性,利用偏振光传输的蒙特卡洛模型模拟了不同偏振态入射光经过船舰尾流时散射光偏振度的二维空间分布模式,分析了偏振度的径向分布与气泡半径、气泡散射系数和气泡幕厚度的关系。研究表明,尾流气泡幕散射光的偏振度的二维分布具有空间方位选择性,不同状态入射光的分布模式差异明显;随着气泡半径的增大,尾流气泡幕前向散射光偏振度二维分布的图像的空间方位选择特性减小;随着散射系数的增大,尾流气泡幕前向散射光的偏振度数值减小;随着气泡幕厚度的增加,尾流气泡幕前向散射光的偏振度数值减小。     

舰船尾流气泡多重散射偏振特性研究

舰船尾流气泡的多次散射效应对光尾流探测领域的研究具有重要意义.针对水中气泡多次散射对后向散射光强以及偏振度的影响规律问题,基于矢量Monte Carlo方法,采用欧拉矢量法对光子在水中气泡后向散射偏振态进行跟踪,对比分析了线偏振、圆偏振激光入射情况下,不同散射次数回波信号在强度和偏振度特性上的差异性,验证了欧拉矢量法用于光尾流探测仿真领域的可行性.     

Polarimetric discriminators for SAR images

A method is developed for optimizing the degree of polarization of a partially polarized wave reflected by a nonstationary scattering object. The method permits, for a scattered wave and a given target characterized by its Mueller matrix, analytic computation of the maximum and minimum values of the degree of polarization, and the corresponding transmitted polarizations. A procedure for the optimization of the scattered wave intensity is also proposed. The degree of polarization and the total scattered intensity extrema are then analyzed experimentally on JPL data. It is shown that several entities such as the received intensity extrema, the coefficient of variation, the fractional polarization and the span, which are currently used for target discrimination, can be deduced from combinations of the maximum and minimum values of the degree of polarization and the scattered wave intensity. Finally, a classification of the San Francisco image, based on these indices, is conducted for a better understanding of the specific physical meaning of each index     

Fully polarimetric bistatic radar scattering behavior of forestedhills

The bistatic radar scattering measurements of forested hills were performed at grazing incidence and at azimuth scattering angles from 28° to 66° from the forward scatter plane. Using pulse-to-pulse switching between orthogonal transmitted polarizations, the radar simultaneously measures two orthogonally polarized components of the scattered wave to obtain full polarimetric information about the scattering process. These are the first fully polarimetric terrain clutter measurements to be conducted at large bistatic angles. The complete Stokes matrix, computed by averaging successive realizations of the polarization scattering matrix, is used to examine the polarization sensitivity of the bistatic clutter. It is found that the polarization state of the EM wave scattered out of the plane of incidence strongly depends on the polarization orientation of the incident electric field. Unlike the monostatic case, these two incident wave polarization states are found to produce substantially different scattered wave behavior when trees are viewed at large bistatic angles. Scattered fields resulting from vertically oriented incident fields are found to be highly polarized and to produce bistatic clutter power levels that are strongly dependent on the polarization of the receiving antenna. In contrast, horizontally oriented incident fields are found to produce weakly polarized scattered waves with bistatic clutter power levels that are insensitive to the polarization of the receiving antenna     

海浪光散射特性的理论研究

用随机镜面模型建立分析海浪光散射特性的理论方法。计算了太阳光照射下不同海况海浪散射的空间分布变化趋势，表明随着海面均方根斜率增大，散射分布半峰宽度不断增大。     

水泥路面激光散射特性研究

为了通过激光散射特性识别不同粗糙程度水泥路面,设计了路面粗糙度测量系统.使用千分表测量水泥路面高度分布,计算高度均方根与相关长度.根据以上参量采用功率谱频域滤波生成随机粗糙表面以模拟水泥路面,通过切平面近似将粗糙面离散为大量微面元,由菲涅耳公式计算本地场,利用蒙特卡罗方法获取不同偏振光入射条件下粗糙面双向与后向散射光强...     

一种基于圆偏光的偏振去雾成像优化方法

在经典的偏振成像去雾方法中,后向散射光的偏振度估计值是影响去雾效果的关键。基于圆偏振光在米氏散射介质中良好的保偏特性,提出一种适用于强散射环境下的偏振成像去雾方法。研究不同偏振态的光源照明时,不同散射强度下,CCD接收到的光场偏振度变化规律,在此基础上提出了一种快速简易的散射光偏振度估计方法。该方法在不增加系统复杂度的情况下,提高了偏振成像去雾的效果。实验结果显示,在强散射条件下文中方法获得的去雾图像EME值比传统方法高20.4%。此外,该方法不需要传统偏振去雾方法中对背景区域的判断,降低了算法复杂度。