【摘要】：除了波長或頻率(顏色)、振幅(強度)以及相位信息外,偏振是表征光的另一基本物理特性,亦可作為光波信息有效傳輸?shù)幕据d體。大氣是一個復(fù)雜的分散系統(tǒng),探究偏振信息在其中的傳輸特性,對于偏振導(dǎo)航、衛(wèi)星遙感、軍事偵察、星地通信等領(lǐng)域中的應(yīng)用具有十分重要的探究價值。論文針對于云霧復(fù)雜分散系統(tǒng),構(gòu)建蒙特卡洛仿真系統(tǒng)及搭建實際實驗平臺以探究偏振信息在其中的傳輸特性,為實現(xiàn)真實大氣鏈路信息高效傳輸以及降低復(fù)雜分散系統(tǒng)的影響提供理論支持,主要研究內(nèi)容如下:(1)研究了偏振信息在霧分散系統(tǒng)中的寬譜段傳輸特性�；诿商乜逅惴�,針對不同類型的微粒體系,仿真了寬波段下不同偏振光(圓偏振和線偏振)在霧天環(huán)境下的動力學演化過程;為與真實環(huán)境相匹配我們調(diào)研了大氣霧數(shù)據(jù)庫,理論仿真了線偏振光和圓偏振光在單分散及具有某一分布特性的多分散體系下的偏振信息傳輸特性,比較了線和圓偏振的保偏能力以及不同波長下的偏振響應(yīng)特性。圓偏振相比較線偏振具有優(yōu)良的偏振保持能力,圓偏振在彌補遮蔽效應(yīng)提高穿透能力上提供了很好的選擇性。(2)研究了偏振信息在云分散系統(tǒng)中的穿透特性。針對典型云層體系,改進了蒙特卡洛分層算法模型,從而更加有效對偏振信息傳輸特性進行仿真;仿真中針對水云和冰云兩種云層環(huán)境進行了數(shù)據(jù)庫參量的調(diào)研,并根據(jù)構(gòu)建的不同云分散體系詳細探究了中紅外波段下圓和線偏振信息的傳輸特性。結(jié)果顯示圓偏振的穿透能力較優(yōu)于線偏振的穿透能力,并且冰云隨波長變化下偏振度值波動性較小。(3)研究了真實水霧實驗條件下圓和線偏振光的偏振保持能力。圍繞偏振光在復(fù)雜分散體系中的穿透特性這一主題,設(shè)計并搭建了一套實驗設(shè)備(入射波長為633nm),實驗構(gòu)建了3種水霧環(huán)境(薄霧、中等霧以及濃霧),觀察并分析了線偏振光和圓偏振光在模擬水霧分散體系中的穿透特性,研究比對了線偏振光和圓偏振光偏振穿透保持(PM)能力。圓偏振光相比于線偏振光而言具有很好的PM能力,而且隨著霧分散體系光學厚度值的增加,圓偏振的優(yōu)勢更加突出,表明圓偏振在霧分散體系中具有良好的透霧能力。
【圖文】：

光與其中的微粒相互作用，散射和吸收，將會造成光波信息的衰減，這些相互作用雖說可以有效地遮蔽一些有害的光譜輻射能量，但也遮擋了一些必要光波信息的傳輸，導(dǎo)致探測信息有效性的降低，造成成像模糊，對比度下降，丟失大量的有用信息[16-17]。隨著人類對空間資源的利用需求日益增加以及應(yīng)對日漸匱乏的微波頻譜資源問題，信息的高效傳輸、獲取對遙感探測、星地通信等十分重要，可以說傳統(tǒng)的光強信息已經(jīng)不能滿足對信息的高效和高保真的傳輸需求。因此，根據(jù)大氣偏振散射模型，來探究偏振光在大氣分散介質(zhì)中的傳輸特性運用偏振信息實現(xiàn)高效的高保真的信息傳輸是近年來研究的熱門問題[18-23]，這就要求對大氣分散系統(tǒng)實現(xiàn)更充分的探究。在大氣的物理過程中，除了氣溶膠粒子外，，大量的存在著液態(tài)的水云、霧以及高空云中的冰晶粒子等[24]，它們對光的散射和吸收在輻射傳輸問題中的作用要遠大于大氣氣溶膠粒子，但對于它們的研究還遠不如氣溶膠粒子，如圖 1.1 所示為日常生活中所見到的兩處霧體系下的場景，可以看出它們對于光波的遮蔽效果。因此，探究偏振光在云霧體系下的穿透特性對于后續(xù)實現(xiàn)高保真信息的傳輸是十分有必要的。

第二章 偏振散射的微觀理論第二章 偏振散射的微觀理論要對光波的偏振狀態(tài)，偏振光通常所存在的幾種形式以及述，然后對兩種散射特性理論(瑞利散射和米氏散射)進行了分散特性傳輸模型算法—蒙特卡洛（MC）算法。偏振態(tài)ell 從一組數(shù)學方程中總結(jié)和擴展了關(guān)于光波的所有經(jīng)驗知作為電磁場可以作為橫波傳播，即光波是特定頻率范圍示，它的電場 E 和磁場 B 彼此正交，并垂直于它們的傳 并非是 y 和 x 的函數(shù)，同時 E 并不等于 0，因此 E 是常數(shù)值來說。同時，我們知道時變電場 E 產(chǎn)生磁場 B (0 B 可以用來描述電磁波的性質(zhì)，而不失一般性。
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：P237;O436.3

【參考文獻】

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本文編號：2587650