為了研究尾流中激光照明氣泡幕的散射光強(qiáng)度和偏振的特性,利用基于偏振光傳輸?shù)拿商乜迥Ｐ?對偏振激光入射含氣泡群水體的三維空間分布模式進(jìn)行仿真計(jì)算。研究了氣泡和氣泡群在不同氣泡尺度,不同散射角條件下的散射光強(qiáng)和偏振狀態(tài);分析了氣泡幕的氣泡數(shù)密度,厚度對于散射光強(qiáng)度和偏振狀態(tài)的影響。研究表明,散射光的強(qiáng)度和偏振度對氣泡尺度和散射角較為敏感,氣泡尺度參數(shù)越大,散射光強(qiáng)和偏振特征越趨向于集中在傳輸方向的小角度散射;氣泡幕的數(shù)密度和厚度越大,散射光的強(qiáng)度隨散射角度變化的敏感度下降,退偏振效果增強(qiáng)。

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【部分圖文】：

圖1 單氣泡散射模型

根據(jù)Mie散射理論[10-11]，如圖1所示，設(shè)O點(diǎn)為氣泡中心，入射光強(qiáng)為I0，方向沿z軸正方向，若入射光為線偏振光，電矢量方向沿x軸正方向。P點(diǎn)為觀測點(diǎn)，則平面POZ稱為散射面；θ為散射光線與入射方向的夾角，稱為散射角；φ為入射光電場振動方向與散射面的夾角，稱為極化角。

圖2 部分偏振光全角度模擬

一般來說，除了某些特定角度，散射光均為部分偏振光。由于Mie散射理論中并未直接給出部分偏振光入射情況下的散射光強(qiáng)表達(dá)式，而涉及到多次散射的計(jì)算中，對二次以上散射的計(jì)算都需要解決部分偏振光入射情況下散射光強(qiáng)的計(jì)算方法。為此，采用了一種全角度模擬的數(shù)值計(jì)算方法。部分偏振光是彼此無固定....

圖3 不同直徑的歸一化散射強(qiáng)度和偏振度分布

首先考慮氣泡直徑不同的情況：當(dāng)氣泡群中氣泡直徑分別為20、50、100μm，氣泡群密度和氣泡群厚度不變，分別為10-7/m3和50mm的時(shí)候，考慮氣泡直徑對于氣泡群散射光的光強(qiáng)和偏振度的影響。帶入設(shè)定參數(shù)計(jì)算得到仿真結(jié)果如圖3。圖中可以看出，散射光強(qiáng)在0～180°的分布規(guī)律：(....

圖5 不同氣泡群厚度的偏振度分布

將氣泡直徑、氣泡數(shù)密度設(shè)為固定值，分別為20μm,107/m3，氣泡群厚度變化分別設(shè)置為50、100、150mm，仿真結(jié)果如圖5所示�？梢�，隨著氣泡群厚度的增加，散射光的偏振度振蕩頻率變化不大，但是整體均值和振蕩幅度會減小。同樣地，偏振度原有極值1的角度位置上，對應(yīng)的極值不再為....

本文編號：4016417