利用归一化微波差异指数和表面散射模型反演裸露地表土壤水分

在给定土壤质地和粗糙度状况条件下,用AIEM模型模拟AMSR-E的6.925GHz、10.65GHz和18.7GHz频率下不同含水量时土壤表面发射率和土壤温度的关系,分析表明V极化的发射率受土壤温度的影响很小,其变化主要由土壤水分的变化引起。通过计算不同频率组合V极化通道的归一化微波差异指数,并模拟与土壤水分的关系,然后利用这一关系对塔克拉玛干沙漠中部某地的土壤水分进行反演。结果发现用18.7GHz和10.65GHz V极化通道组合的反演值与AMSR-E Level 3土壤水分产品的吻合程度最好。在此基础上分别用3种常见的半经验表面散射模型:Q/H模型、Hp模型和Qp模型,通过计算上述通道组合的NMDI来反演研究区的土壤水分,结果表明利用3种半经验模型得到的反演值之间差异非常小,并且与用AIEM模型计算NMDI时的反演结果吻合较好。

空间引力波探测系统中超光滑光学元件表面散射特性分析

在引力波探测系统中,超光滑光学元件表面散射特性对高精度引力波测量至关重要。本文针对超光滑光学元件,建立了一种能快速准确地分析和预测其表面散射特性的非傍轴标量散射模型Generalized Beckmann-Kirchhoff(GBK)。在此基础上,研究了入射角度、散射方位角对P偏振和S偏振入射光的角分辨散射分布的影响,以及入射角度、散射方位角、自相关长度、斜率、截止频率以及表面粗糙度等因素对不同表面统计分布特征下的角分辨散射分布的影响。研究结果可为引力波探测系统中超光滑光学元件的加工、系统杂散光的产生及抑制等提供参考。

光学薄膜的分层界面散射模型

提出了一种计算光学介质膜系表面总积分散射(TIS)的理论模型。该模型认为,介质膜系粗糙的膜层界面和表面为微观结构不均匀的微薄过渡区;过渡区可用折射率为不同常量的层数足够多的均匀子层来代替,同时这些均匀子层的折射率变化满足指数函数的分布规律。利用矩阵法对积分散射的表达式进行了推导。对于电子束蒸发方法在K9玻璃上沉积的ZrO2单层膜,分层界面散射模型对积分散射的理论计算值要比非相关表面散射模型的计算值更加符合总积分散射仪的实验测量结果。

激光通信地面测试终端间隔离度的仿真分析

受空间所限,激光通信地面测试平台与被测终端之间的距离远小于实际通信距离,导致测试平台光机等器件产生的后向散射杂光进入被测终端,从而严重影响被测终端的测试性能。从被测终端与测试平台间的光学干扰问题出发,本文研究了被测终端与测试平台间隔离度的关系,分别设计了卡塞格林和离轴三反光学天线,并根据杂散光传输模型,采用杂散光分析软件分析了光学天线结构形式及表面粗糙度两方面对隔离度的影响。分析结果表明,采用离轴三反光学天线时的隔离度明显高于卡塞格林光学天线,且隔离度随着光学表面粗糙度的减小而增大,当光学表面的粗糙度达到0.892 nm时,隔离度可达-86.22 dB。最后,推导了ABg模型与Harvey模型参数间的关系,并根据粗糙度与TIS计算公式,得出粗糙度分别为0.7 nm及0.5 nm的ABg模型参数,它们的终端间隔离度分别为-94.39 dB和-97.3 dB,实现了-90 dB的隔离度指标。