光在介质中散射传输的仿真模拟与偏振特性分析

摘要

光在穿过大气层时,与大气中的微粒发生散射,产生具有特定偏振特性的散射光,大气偏振在仿生导航,遥感探测,环境监控以及大气特性分析等领域有着很广泛的应用。大气中偏振光主要是由于光在大气传输中与大气粒子发生散射引起的,因此,研究光在传输介质中的散射过程及其偏振特性具有重要的意义。本文针对光在介质中散射传输过程,设计了仿真模拟系统,开展了散射传输过程的偏振特性研究,主要研究内容包括:
　　(1)针对光在介质中散射传输过程的模拟问题,以单次散射理论和典型偏振蒙特卡罗模型为基础,提出了改进型偏振蒙特卡罗模型,模型具备了传输距离表征和混合介质散射传输模拟的能力。
　　(2)根据改进型模型,设计并实现光在介质中散射传输过程的三维动态仿真系统。仿真系统具备光散射传输过程的仿真运算,以及散射过程的偏振特性分析等功能,并且实现了模拟光散射传输过程的三维动态可视化演示。
　　(3)利用仿真系统进行模拟实验,分析光散射传输过程中传输距离对偏振特性的影响。仿真结果表明:在总体趋势上,随着传输距离增大,偏振信息分布会变得杂乱但仍具有一定的稳定性;斯托克斯矢量各分量强度随传输距离增加均是呈指数衰减并且偏振度变化总体趋势呈“倒N”型。
　　(4)利用仿真系统进行模拟实验,分析不同粒子属性以及混合介质中混合比对散射传输后偏振特性的影响。仿真结果表明:介质粒子半径和复折射率对强度信息分布和偏振信息分布都产生了不同的影响;对于粒子属性(半径或复折射率)不同的两粒子介质混合后,表现出来的偏振特性介于两者之间,并且在一定程度上,随着混合比的变化偏振分布呈单调递进变化。

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图表清单

第一章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 相关研究现状

1.3 主要内容与章节安排

1.4 本章小结

第二章 基于蒙特卡罗的光散射传输模型

2.1 光的偏振特性概述

2.2基本散射理论模型

2.3 偏振蒙特卡罗散射模型

2.4 本章小结

第三章 光散射传输过程的三维动态仿真

3.1 改进的偏振蒙特卡罗模型

3.2 三维动态仿真系统的设计实现

3.3 本章小结

第四章 光在介质中散射传输的偏振特性分析

4.1 传输距离对光在介质中散射传输后偏振特性的影响分析

4.2不同粒子属性介质中光散射传输后的偏振特性分析

4.3 混合介质中光散射传输的偏振特性分析

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研工作

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