大气偏振光学模拟实验装置设计与介质特性研究

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大气散射光的偏振特性变化与大气环境的变化密切相关,因此光在大气传输过程中呈现出不同的散射特性,引起了光偏振特性的变化。本文在分析环境因素对大气散射影响的基础上,以研究典型大气环境下光的偏振传输特性为目标,设计了大气偏振光学模拟实验装置,针对多种散射介质特性,提出了应用穆勒矩阵仿真分析不同大气环境目标介质属性的方法。本文的主要研究内容如下:(1)获得了不同环境因素与介质光学特性关系的理论仿真模型,针对大气环境的主要变化特点,研究了大气湍流介质和气溶胶介质变化下的散射光偏振特性,分析了大气环境对光传输特性的影响,深入讨论了温湿度等环境因素对散射粒子的影响。(2)设计了大气偏振光学模拟实验装置,基于理论分析和仿真实验中温湿度、气流等典型大气环境因素对光的偏振传输特性的影响,该装置包含大气气溶胶环境模拟、水雾环境模拟、温湿度控制、浓度检测等多种功能。(3)提出了运用二维散射穆勒矩阵元素分析大气介质环境特性的方法,针对散射介质特性分析的问题,通过偏振蒙特卡罗方法建模,分析了不同大气环境介质情形下,光偏振特性及穆勒矩阵元素的变化规律,证明了该方法的可行性。
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