伪装材料表面偏振散射的几何光学解

散射光的偏振特征可以作为遥感信息来识别目标,给伪装技术带来了新的威胁。文中采用偏振相机在光学与红外波段测试了染料型和涂料型伪装材料的偏振散射光谱,研究了不同探测波段下粗糙材料表面的偏振散射机理。研究结果表明:染料型伪装材料的偏振度很小,当光源以不同的入射角照射其表面时,偏振度基本保持不变;涂料型伪装材料的偏振度较大,且随着入射角的增大,其散射光的偏振度也逐渐升高;材料散射光的偏振度与表面粗糙度成反比,染料型伪装材料具有较大的表面粗糙度,在与入射光的作用过程中多次散射占优,因此,其偏振度很小。利用几何光学理论分析了材料表面的偏振散射机理,分析结果与实验结论相吻合。在一定条件下,伪装材料的偏振散射特征与背景不同,偏振信息在伪装目标识别方面具有重要的军事应用价值。

伪装涂层材料的二向偏振散射研究

目标的偏振散射特征研究是偏振遥感应用的基础。在不同的条件下测量了伪装涂层的偏振参数,研究了入射角、观测方位角对涂层偏振散射特征的影响。研究发现,伪装涂层的面散射会产生较大的偏振度,而体散射具有消偏振效应;深色涂层因为面散射起主要作用而具有较大的偏振度;涂层散射光的偏振度与入射角成正比,在观测方位角接近镜面反射方向时最大,随着方位角的增加而迅速减小;草地的偏振度很小,与伪装涂层形成鲜明对比。利用偏振遥感可以有效地识别草地背景中的伪装目标,偏振测量在遥感和目标识别方面具有重要意义。

偏振-米散射激光雷达对卷云的探测

研制了一台偏振-米散射激光雷达，用于卷云和沙尘气溶胶后向散射光退偏振比的探测研究。介绍了偏振-米散射激光雷达的探测原理，叙述了偏振-米散射激光雷达的结构、技术参数、测量方法和数据处理方法。给出了偏振-米散射激光雷达对合肥市西郊上空卷云的结构、退偏振比垂直廓线以及光学厚度的典型探测结果，对这些结果进行了分析和讨论。初步探测结果表明，合肥西郊上空高度在6～10km的卷云的退偏振比在0．2～0．5之间，该激光雷达可以对卷云进行有效的探测，能较好地反映卷云及其光学特性的时空分布。

偏振米散射激光雷达在大气监测中的应用

简要介绍了激光雷达分类、偏振米散射激光雷达系统及其应用领域。通过偏振米散射激光雷达在重庆大气监测中的应用,对云层和PBL高度进行了探测,同时结合能见度、气象五参数、PM10、PM2.5和后向轨迹数据,对污染过程进行了分析。结果表明:2012年2月18日晚上高空的云层造成降雨;2012年4月5日至2012年4月9日的PBL高度主要集中在400m至600m;2011年12月1日至2011年12月5日这段时间段内的两次污染过程:一次是由于二次污染造成;一次是由于区域污染物传输造成。

单层二氧化钛薄膜的偏振散射特性

为了用散射法研究单层薄膜表面粗糙度的变化规律,以光学薄膜矢量光散射理论为基础,分析了单层二氧化钛薄膜分别在完全相关和完全非相关模型下的偏振双向反射分布函数,以及P偏振入射光引起的P偏振的BRDFpp随散射方位角的变化关系。理论研究结果表明:随着散射方位角的变化,P偏振入射光引起的P偏振的BRDFpp强烈依赖于膜层界面粗糙度的相关特性。在完全相关模型下,随着入射角的增加,BRDFpp随着散射方位角变化时所出现的谷值会随着入射角的增加而减小。

基于偏振散射特性的仿生植被识别方法研究

为了研究仿生植被涂层的检测问题,从电磁波的偏振特性出发,研究了平面单色波的斯托克斯矢量与空间几何参数和相位参数之间的几何含义,利用偏振椭圆及其几何参数建立了物理模型,结合电场矢量方程,得到了被测量样品表面的振幅比(K)、相位延迟(δ)和偏振度(P)。分别通过7个不同的测量角度对樟树树叶和3种绿色仿生涂层进行实验,利用测量数据分析了4种物质表面的偏振散射特征,最后应用菲涅尔方程验证理论模型。

线性偏振光被微粒子场散射的特性研究

本文提供了线偏振光通过复合微粒子场后的侧向散射效应，并进行了探讨分析，实验采用了4种粒子场浓度，2种直径的圆形粒子。从粒子场空间尺寸、粒子浓度、粒子直径大小、探测角度和深度位置等多个方面考察实验数据与粒子场特性之间的联系，发现在一定条件下引起入射光退偏振的主要因素是粒子尺寸和场内粒子的浓度。

鼻咽癌细胞后向偏振散射光谱研究

基于偏振门技术建立了一套后向偏振散射光谱测量系统。在系统中,入射光被调制成线偏振光,聚焦于样品表面,测量后向散射光中平行和垂直分量的差分光谱,再由测量值计算出偏振度光谱。并将该系统初步应用于区别不同时期的鼻咽癌细胞。结果表明:常规的光谱技术很难分辩出癌变过程中不同时期的鼻咽癌细胞,而后向偏振散射光谱术可以探测到显著差异。这可能为鼻咽癌的检测与研究提供一种新手段。

ZnO晶体的偏振拉曼散射的深入研究

利用拉曼选择定则,设计了ZnO单晶的直角偏振几何配置。在室温下测量了ZnO单晶的各种振动模式的偏振拉曼散射光谱。与原先的文献相比较,初步讨论了各种振动模式的线宽和强度的变化原因。除ZnO晶体中包括非极性和极性拉曼基频振动,准横光学和准纵光学模式和振动属性被指认外,它们的高阶拉曼散射模式首先被确定。本研究结果为深入了解ZnO晶体和薄膜的宏观性质和微观结构提供了依据。

伪装涂层的偏振散射及其影响因素研究

利用多波段偏振CCD相机在光学与红外波段测试伪装涂层的偏振散射特征,并提取其中的偏振信息,研究了测试条件对涂层材料散射偏振度的影响.结果表明,测试过程中的光照条件与探测波段对涂层散射偏振度的影响很大.涂层对入射光的散射作用可以分为面散射和体散射两部分.面散射使偏振度增大而体散射具有消偏振的作用;光线垂直入射时,体散射起主要作用,涂层具有较小的偏振度;随着入射角的增大,面散射在散射光中的比例也逐渐增大,成为涂层偏振度的主要影响因素.研究发现在偏振遥感中利用合适的角度和波段进行探测对复杂背景中伪装目标的识别具有重要意义.

组织模型偏振散射光谱特性研究

结合偏振门技术和米氏散射理论,建立了组织模型的偏振散射差分光谱理论模型。计算分析了粒子群的平均尺寸、相对折射率变化时后向偏振散射差分光谱的特征。结果表明,利用偏振门技术测量的差分光谱主要是来自表层粒子的光信号,偏振散射差分光谱对粒子平均尺寸及相对折射率的变化比较敏感,随着粒子平均尺寸的增加,光谱振荡频率将增加,而随着相对折射率的减小,光谱的振幅减小,且差分光强值减小。该方法对于早期癌症检测具有潜在应用意义。

利用偏振光散射方法检测癌细胞

血液中病变细胞的检测是疾病诊断的重要依据.在癌症的诊断过程中,血液中存在癌变细胞说明身体已经有癌变组织.因此,识别和检测这些细胞在医学上具有重要的意义.偏振是光的固有属性,可以通过检测光与物质相互作用后的偏振变化来检测物质的性质.本文首次利用偏振光散射方法对悬浮在磷酸缓冲液中的癌细胞进行研究,利用红细胞和癌细胞以及活着的癌细胞和死亡的癌细胞在偏振特征上的不同,对其进行了成功的分辨.该方法具有非侵入、无损伤、高灵敏、高分辨的特点.为癌症诊断和治疗效果评估提供新思路.

基于偏振散射对大气中炭黑颗粒物表征

基于光的偏振散射原理提出了一种对大气中炭黑颗粒物进行表征的测量方法.首先利用偏振光子散射的蒙特卡洛模拟方法寻找表征炭黑颗粒物属性的偏振特征参量,进而通过实验对特征参量进行验证.结果表明,获取的偏振参量对炭黑有较好的表征效果.此外,偏振表征不仅可以兼容现有非偏振散射仪器,提供更多颗粒物属性等信息,还可以减少探测角度,优化探测装置.

单颗粒光散射偏振特性的模拟和分析

在入射自然光和线偏振光两种常见情况下,基于Mie理论和Debye级数展开,模拟了整体散射光和各阶散射光的偏振度和偏振比分布。研究结果表明:自然光入射时的散射光一般为部分偏振光,当粒径小于波长时,偏振度分布与Rayleigh散射的一致;当粒径大于波长时,整体散射光的偏振度在前向散射角很低,随着散射角的增加逐渐增高但变化频繁,在彩虹角处有很高的值。当入射光为线偏振光时,散射光一般为椭圆偏振光,整体散射光和各阶散射光的偏振比都很高,只有当方位角远离0°、90°、180°时才会出现极小值。

表面纳米粒子缺陷的偏振散射特性区分

为了区分纳米量级的表面上方颗粒物灰尘与表面下方气泡粒子这两种表面缺陷,且获得该方法的适用环境与最佳观测条件,根据瑞利散射理论结合偏振双向反射分布函数,建立了两种表面缺陷的偏振散射模型并进行了验证。在此基础上,通过仿真分析得到不同缺陷环境、不同观测条件对两种表面缺陷粒子偏振散射特性的影响。结果表明:利用p偏振光入射表面,而后探测p偏振光的双向反射分布函数值随散射方位角的变化趋势可区分两种表面缺陷;无论表面下方气泡粒子位置如何改变,均不影响该趋势的变化情况;不同光学元件表面材料、缺陷粒子种类、缺陷粒子大小对两种表面缺陷的偏振散射模型有一定影响,但整体趋势不变。实验中,针对本文所述两种表面缺陷进行区分时,可选取入射角度和探测散射角度均为45°,采用较小波长入射光进行实验。

利用偏振光散射技术的藻类絮凝过程监测

在水体中添加适量絮凝剂和助凝剂将藻类絮凝沉降是藻华治理的常用方法。水体现场环境复杂,影响絮凝效果因素较多,能原位监测藻类絮凝过程有利于提高治理效果。以铜绿微囊藻为样本,添加不同浓度的聚合氯化铝和高岭土形成絮凝体悬浮液,并利用偏振光散射技术观察不同絮凝体悬浮液的偏振参数。研究结果表明,偏振参数可表征随着絮凝剂和助凝剂用量变化而引起的不同絮凝过程,显示偏振光散射技术描述藻类絮凝过程的潜力。该方法为藻类絮凝过程研究、藻华治理监测、污染水处理、药剂开发等提供了一种非接触、无标记、快速的原位监测手段。

基于偏振拉曼散射光谱的4H-SiC晶体各向异性特性研究

采用背向散射偏振配置,对半极性a面(1120)生长的4H-SiC晶体,测量了激发光偏振方向与光轴成不同角度时各声子振动的偏振拉曼散射光谱,研究了不同声子模式的偏振拉曼散射光的强度变化与性质。利用拉曼选择定则,对实验结果进行拟合分析得到了不同声子模式的拉曼散射矩阵张量元系数及其各向异性特征。研究结果为深入了解4H-SiC晶体的微观结构和各向异性性质提供依据。

偏振同步光散射用于微生物区分的研究

利用偏振同步光散射对大肠杆菌Escherichia coli(E.coli)的2种不同菌株:E.coli(DH5α)、E.coli(BL-21)进行了探索性研究,结果表明,偏振同步光散射可以区分表征微生物,并进一步利用该方法建立微生物的指纹图谱库,从而使微生物的检测变得更加简便、快速、准确.

颗粒溶液颗粒尺寸及浓度的差分偏振弹性散射光谱在线分析方法

偏振弹性散射光谱技术的基本原理为在偏振光入射条件下,根据出射光的偏振特性不同可以筛选出浅表层组织的单次散射光信息和深层组织的漫散射光信息。该研究的创新点在于将这种方法应用于颗粒溶液检测,目的是在颗粒溶液原始状态下实现对颗粒尺寸及浓度的同时检测。设计了一个共轴笼式光学系统,测量了聚苯乙烯微球颗粒溶液某一角度的背向散射信号,通过控制入射端和收集端偏振片的偏振方向获得了颗粒溶液的偏振平行光谱与偏振垂直光谱,两者之差即偏振差分光谱对应颗粒的单次散射信息,将该单次散射信息与Mie散射数据库进行比对获得颗粒的尺寸,然后在颗粒尺寸作为已知的条件下进一步分析偏振垂直光谱,将该垂直光谱对应的颗粒溶液的漫散射信息代入光漫散射下的近似表达式拟合得到颗粒的浓度信息。将实验结果与样品提供值进行了比对,并进一步分析了在获取颗粒数浓度时,颗粒直径的方差分布对结果的影响,最终验证了该实验方法的可行性。该方法的潜在应用包括对标准颗粒制造厂商的产品在线检测以及对牛奶制品中脂肪和蛋白质的浓度检测研究。

偏振-米散射激光雷达探测对流层气溶胶光学特性

利用偏振-米散射激光雷达探测对流层大气气溶胶的光学特性及其时空分布.介绍了该雷达的结构、技术参数和探测原理.获得了气溶胶的消光系数垂直廓线和光学厚度,并对这些结果进行了分析和讨论.结果表明,该雷达能较好地探测对流层大气气溶胶的光学特性及其时空分布.