偏振光在散射介质中的传输特性分析

摘要

论文主要基于斯托克斯矢量-米勒矩阵方法和蒙特卡罗算法，仿真偏振光在不同散射系统（包括单分散和多分散体系研究）中传输，重点探讨偏振光在多种因素影响下的传输特性，如入射波长、粒子尺寸、粒子折射率和入射光偏振态等。同时，系统分析偏振光在散射介质中传输的一般规律，并通过这种规律反演散射介质中粒子的组成。主要研究内容如下:
　　(1)光波的散射机理和偏振特性。本文主要介绍并分析两种常见的散射理论——瑞利散射和米氏散射理论——之间的区别和联系。同时，分析由散射导致的偏振现象，对光波的偏振特性作出物理解释，并在此基础上进一步给出光波偏振态的几种表示方法。最后，为了实现偏振光在散射系统中传输，我们详细地介绍了蒙特卡罗算法的实现步骤。
　　(2)探究偏振光在散射介质中的偏振态演变。基于蒙特卡罗光线追踪技术，仿真偏振光在单分散和多分散介质中的偏振态演变。仿真结果表明，偏振光在米氏散射环境中传输要经历更多次散射事件，而在瑞利散射环境则相反。同时，基于瑞利散射和米氏散射理论，分析圆偏振光和线偏振光在不同散射介质中的散射过程差异。此外，通过了解入射偏振光和散射介质的相互作用机制，可以对生物组织的退偏作出进一步分析。
　　(3)偏振光在病变组织中的传输特性。深入探讨偏振光在病变组织中的传输特性，并比较偏振光在健康区域和病变区域的传输特性差异。仿真结果表明，偏振光在健康区域和病变区域存在不同的光强和偏振度分布。除此之外，偏振光在散射介质中的传输距离与散射介质厚度成反比关系。
　　(4)偏振光的多光谱特性。通过研究偏振光在不同分散体系中的多光谱特性，探究波长对偏振光穿透性能的影响，从而得出偏振光在散射介质中传播的最佳传输波长。仿真结果表明偏振光在红外波段内有很好的穿透特性。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景与研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容与章节安排

1．4 本章小结

第二章 光波的散射与偏振特性

2．1 光波的散射分析

2．1．1 单次散射和多次散射

2．1．2 瑞利散射理论

2．1．3 米氏散射理论

2．1．4 散射和吸收

2．2 光波的偏振特性

2．3 偏振光的描述方式

2．3．1 琼斯矢量法

2．3．2 斯托克斯矢量法

2．3．3 邦加球法

2．4 蒙特卡罗算法

2．5 本章小结

第三章 偏振光在散射介质中的演变

3．1 改进的蒙特卡罗模型

3．2 系统模型参数设置

3．3．1 粒子尺寸的影响

3．3．2 散射机理分析

3．3．3 粒子折射率的影响

3．4 均匀多分散体系研究

3．4．1 粒子混合比的影响

3．4．2 粒子尺寸分布的影响

3．5 本章小结

第四章 偏振光在病变组织中的传输特性

4．1 病变组织模型及其参数

4．2 光强与偏振度

4．3 偏振光的穿透深度

4．4 偏振光的多光谱特性

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况