偏振激光波束距离像研究

【摘要】目标激光散射特性一直是激光探测和识别的关键问题它描述了激光与目标相互作用而产生的物理现象,揭示了目标与激光相互作用固有本性。粗糙面光散射理论是研究目标在光照下散射光的强度、偏振和相位等的空间分布和时间分布,在国防、军事航天及众多民用领域都具有显著的学术价值和广泛的应用背景。目标激光距离像的理论研究是基于目标激光散射特性展开的,是随着激光和光电探测技术发展起来的一种新型目标检测和识别手段,它能反映出目标沿雷达径向的精密结构分布。相比传统激光雷达,偏振激光雷达探测距离更远,目标识别能力更强,抗干扰能力更强。为了研究目标粗糙面光散射偏振特性,基于微面元理论,建立偏振双向反射分布函数(pBRDF)模型,推导出散射光的斯托克斯矢量和目标穆勒矩阵。数值计算了椭圆偏振光和自然光经粗糙面散射后偏振特性随散射角变化情况,分析了入射角、方位角以及折射率等因素对散射光偏振特性的影响；数值结果表明：椭圆度角和偏振度强烈依赖于入射角、方位角及折射率,不同入射角和不同折射率的椭圆度角曲线和偏振度曲线有相似的变化规律；不同方位角的椭圆度角曲线和偏振度曲线变化规律有较大区别,但方位角互补的两条偏振特性曲线关于散射角对称；偏振度在后向散射方向最小；为进一步深入了解粗糙面形貌信息提供强有力的理论依据。通过分析穆勒矩阵各元素的含义,可以得到：穆勒矩阵第一个元素M00反映总的入射光强度在散射发生前后的变化情况,由此,算出偏振双向分布函数的第一个元素f00,代入标量激光雷达散射截面计算公式中,最终根据激光雷达方程求出偏振激光后向散射功率并得出斜板、球、圆锥的一维距离像。数值结果表明：激光一维距离像反映了物体表面的结构分布,斜板的一维距离像反映斜板的侧面形状,球的一维距离像反映了球的半径,圆锥的一维距离像反映了圆锥的侧面轮廓。
【作者】宋冲；
【导师】高明；
【作者基本信息】西安工业大学，光学工程，2014，硕士
【关键词】光散射；粗糙面；偏振双向反射分布函数(pBRDF)；偏振特性；距离像；

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