不同形状椭球粒子对Mueller矩阵偏振的影响研究

针对偏振光通过烟尘环境时椭球灰尘粒子的Mueller矩阵偏振特性变化问题,利用T矩阵与蒙特卡罗模拟结合的方法实现多粒子散射仿真,结合Mueller矩阵极化分解方法分析椭球形粒子形貌参数变化对椭球粒子的Mueller矩阵、二向色性,以及其所导致的相位延迟性、退偏等参数的影响。仿真结果表明:对于椭球粒子的单次散射,横纵轴比相乘等于1的一对椭球粒子的退偏值、偏振度几乎相等;对于多次散射,可以通过Mueller矩阵元M_(24)、M_(34)、M_(42)和M_(43)区别球体和椭球体,通过Mueller矩阵元M_(12)、M_(13)、M_(21)、M_(31)区分椭球粒子的取向方向;椭球粒子的二向色性随着横纵轴比值的增加而衰减,且弱于球形粒子,相位延迟值随着横纵轴比值的增加没有明显变化,但强于球形粒子。本研究可为椭球粒子Mueller矩阵的研究奠定理论基础,为大气颗粒物检测提供新的方法。

雾天环境对天空偏振分布的影响

采用倍加累加方法与全时段实测相结合的方式对不同雾天等非理想环境下天空偏振模式分布进行研究。首先,基于矢量辐射传输原理分别建立适用于海雾和陆地雾环境的天空光偏振分布仿真模型;其次,利用天空偏振图像测试系统,采集实际海雾和陆地雾环境的偏振分布,分析不同时段太阳位置以及光学厚度变化对偏振分布的影响;最后,将陆地雾环境与海雾环境下的天空偏振分布进行对比分析。结果表明:随着全天不同时段太阳位置变化,偏振分布呈规律性变化;随着光学厚度的增加,海雾环境下的偏振度逐渐减小;在相同的光学厚度下,海雾环境的偏振度比陆地雾环境大;对海雾和陆地雾的仿真和测试结果的皮尔逊相关系数和均方根误差进行计算,得到皮尔逊相关系数的最小值为71.25%,均方根误差最大值为26.81%。本研究为雾天等非理想环境下天空光偏振导航、偏振遥感等技术提供理论支撑。