粗糙表面后向散射光的退偏振特性研究

论文摘要

近年来,粗糙表面激光回波偏振特性的理论与实验研究取得了重要的进展,在遥感、目标识别、生物医学等领域的应用也日益广泛,具有重要的军事意义和科学意义。本文对粗糙表面的退偏振特性分别进行了理论模拟和实验测量。根据已有的相似偏振和交叉偏振的后向散射系数表达式,推导了P光和S光分别入射时,高斯粗糙表面的退偏度表达式,并模拟了不同入射条件下的退偏度曲线进行比较,包括P光和S光分别入射金属目标,P光入射金属和非金属目标以及不同波长P光入射金属、非金属目标的情况。发现,退偏度随着入射角度的增加而增加,当入射角达到一定值时,退偏度减小；入射条件一定时,非金属目标的退偏振能力强于金属；不同波长的线偏光入射时,目标对波长较短的入射光表现出更强的退偏振能力。在1064nm和632.8m两种波长的P光、S光和45°线偏光分别入射的情况下,本文对粗糙目标的退偏度曲线进行了实验测量,发现与理论模拟曲线趋势相似。对影响散射光偏振特性的因素分别进行实验研究,包括目标粗糙度、偏振光振动方向、入射光波长、目标材料等,总结的规律与理论模拟得到的结论一致,给出了定性的解释。另外对退偏度曲线的极值所对应的入射角度进行了研究讨论,发现线偏光入射不同粗糙度的目标表面,极值对应的入射角位置随着目标粗糙度的增加而增大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究历史和现状
• 1.3 本文的主要内容
• 2 基本理论和退偏振曲线模拟
• 2.1 粗糙表面的后向散射基本理论
• 2.1.1 电介质表面的表面场积分方程
• 2.1.2 切向表面场的估算
• 2.1.3 远场后向散射场
• 2.1.4 平均功率和散射系数
• 2.1.5 单次和多次后向散射系数
• 2.2 用Matlab进行退偏度曲线模拟
• 2.2.1 模拟P光、S光入射情况
• 2.2.2 模拟目标板分别是金属与非金属的情况
• 2.2.3 模拟不同波长的偏振光入射情况
• 2.3 本章小结
• 3 典型目标退偏特性的实验研究
• 3.1 实验原理
• 3.2 实验装置的设计与搭建
• 3.2.1 632.8nm入射波长的实验装置的设计与搭建
• 3.2.2 1064nm入射波长的实验装置的设计与搭建
• 3.3 实验器件的选择及实验步骤
• 3.3.1 实验器件的选择
• 3.3.2 实验条件与步骤
• 3.4 本章小结
• 4 实验结果与分析
• 4.1 目标粗糙度对退偏特性的影响
• 4.2 P光和S光入射对退偏特性的影响
• 4.3 入射光波长不同对退偏特性的影响
• 4.4 不同性质的目标对退偏特性的影响
• 4.5 退偏度曲线极值位置的研究
• 4.6 典型目标后向散射特性的实验研究
• 4.7 关于实验测量误差源的讨论
• 4.8 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 可继续开展的工作
• 致谢
• 参考文献