粗糙表面激光散射的偏振依赖特性研究(2)
3.2.2 斯托克斯参量描述偏振光状态 16
3.2.3 斯托克斯参量的测量方法 18
4典型目标后向光散射特性的实验研究与结果分析 20
4. 1 实验装置 20
4．2 实验结果 22
4.2.1 入射光偏振态对偏振特性的影响 22
4.2.2 目标材质对偏振特性的影响 25
4.2.3 目标粗糙度对偏振特性的影响 26
4.3 关于实验测量误差源讨论 28
5 结论 29
致 谢 30
参 考 文 献 31
1 引言
粗糙表面光散射的研究在现代军事、遥感、辐射测量和工业在线检测等领域的应用日益广泛。其研究对象主要包括三个方面，即散射场强度的空间分布，散射场的偏振状态以及散射场的相干性。光波的偏振参量携带了区别于光强、相位、光谱等的独有特征信息，这已经成为学术界的共识，对其特性的研究和利用也越来越受到广泛的关注。偏振提供的信息可以有效地区分不同材质，不同表面形态的散射体。此外，散射偏振光成像相对传统的光强成像具有提高目标的衬度以及区分材质的优势，在目标成像、识别和杂波抑制领域有着巨大的应用潜力。
1．1 研究背景
近半个世纪以来，粗糙表面激光散射特性的研究一直是一个比较热门的领域[1]。早在二战时期，就首次提出了利用海谱建立海面模型来分析海面散射回波。此后，粗糙表面光散射的理论和实验研究取得了一系列重要的进展。由于目标表面的粗糙度对激光散射的影响相当显著，对目标材料表面的激光散射特性的理论和实验研究，已成为军用和民用工程上的关键技术之一。
在几乎所有的应用中，散射场的强度及其三文空间分布都是需要了解的，它是粗糙表面的基本光学特征，也是得到最充分研究的一方面。目前的理论和数值模型已经可以解释绝大多数自然和人工表面的散射强度特征。偏振信息是不同于辐射强度及三文空间分布的另一种表征事物的重要信息，我们从散射光的偏振中往往能获得很多关于散射光源的参数[2-4]，偏振散射也越来越多地用于背景区分和目标识别等领域。在大气、海洋光学中，人们早就开始了对偏振光的散射现象的研究，如大气激光雷达通过分析云层散射光的偏振特性遥感大气中各种气溶胶的存在[5]，利用大气中的气溶胶和大气分子等的散射的退偏度小于目标对相干光的退偏度的性质[6]。采用线偏振技术可以将激光雷达的作用距离提高1.5倍外，激光雷达成像对比度也大大改善；根据介质散射和目标反射光的不同偏振特性，可利用偏振技术排除粒子散射光的干扰从而提高水下图像的清晰度。
偏振特性的研究对激光雷达，红外探测和目标识别等遥感设备的优化设计和性能改善有很强的促进作用，使相干探测系统的性能大大地提高，推动了高灵敏度高精确度激光雷达的发展。利用偏振信息可有效地提高目标探测和识别效率，识别传统光强探测难有效果的目标，辨别常规遥感手段所无法识别的伪装目标。偏振特性作为激光雷达目标特性的主要研究内容之一，对激光雷达的性能有很大影响。对它的充分研究将为激光雷达开阔新的应用前景。如在激光雷达目标背景特性的研究中，对于来自目标的辐射，除了强度、方向、和相位，还有一个重要的方面即目标的偏振特性，它能为激光雷达目标识别提供新的手段。在军事探测中，由于目标一般是人造的，具有较光滑的表面，其辐射线偏振较强，一般目标所处的背景，如泥土、植被等，都是很粗糙的，其辐射偏振度相对较低。基于偏振光对目标识别的研究可以开拓目标探测识别技术的方向，研究目标散射偏振特性具有很高的军事意义和科学意义。
上一篇：弱吸收物体光相位场的定量测量研究