典型空間材料偏振散射特性研究.pdf

1、隨著空間技術(shù)的飛速發(fā)展，對空間目標(biāo)的探測和識別變得尤為重要，由于光信號探測最為直接和準(zhǔn)確，近年來利用光散射特性進(jìn)行探測識別的方式也日益受到重視。由于目標(biāo)表面的偏振散射特性包含的信息非常全面，不僅比強(qiáng)度探測識別的方法具有更高的效率，而且不受溫度因素的干擾，因此相比常規(guī)的光散射探測技術(shù)而言，基于偏振散射探測技術(shù)具有更好的適用性，目前已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在目標(biāo)識別、生物醫(yī)學(xué)以及偏振遙感和成像等諸多領(lǐng)域。
　　為了研究典型空間材料偏振散射特性

2、的影響因素，本文在查閱大量國內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上對典型空間材料的粗糙度和散射角對其Mueller矩陣各個分量的影響進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，具體研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　首先，本文從偏振光的基本理論出發(fā)，研究了表征偏振光的典型方法，分析了表征偏振光學(xué)系統(tǒng)的Jones矩陣法和Mueller矩陣法，并比較了兩種方法的優(yōu)缺點，推導(dǎo)了非退偏光學(xué)系統(tǒng)中Jones矩陣和Mueller矩陣的關(guān)系。Mueller矩陣以光偏振態(tài)為基礎(chǔ)，不依賴于電磁理論，簡單直

3、觀，因此本文采用Mueller矩陣描述目標(biāo)的偏振散射特性。詳盡分析了基于Fourier分解法測量目標(biāo)表面Mueller矩陣的原理，并設(shè)計了基于雙旋延遲器結(jié)構(gòu)的Mueller矩陣測量系統(tǒng)。通過對自由空間（用空氣替代）Mueller矩陣的測量結(jié)果對Fourier分解法進(jìn)行了修正，分析了系統(tǒng)誤差對測量結(jié)果的影響。
　　其次，本文基于描述目標(biāo)材料光譜散射特性的微面元模型數(shù)值模擬了鋁合金板偏振雙向反射分布函數(shù)的鏡反射分量，得到了Muelle

4、r矩陣各個分量在笛卡爾直角坐標(biāo)系下的極值分布情況，分析了Mueller矩陣各個主要分量與散射角之間的關(guān)系，得到了各向同性的金屬表面的Mueller矩陣各個分量之間的關(guān)系，為實驗結(jié)果提供了理論依據(jù)。
　　最后利用Mueller矩陣測量系統(tǒng)測量了入射角、散射角、拋光、未處理和噴砂的三塊表面粗糙度不同的鋁合金樣片的Mueller矩陣，實驗結(jié)果驗證了微面元法的數(shù)值模擬結(jié)果，對樣片Mueller矩陣各個分量隨散射角的變化趨勢進(jìn)行了分析，并探