水中气泡环境偏振光学矢量辐射传输特性研究

摘要：

利用光学成像仪器进行水下资源勘测时,成像质量常因水中气泡干扰而降低.研究水中气泡环境辐射传输特性并分析其对光学仪器成像的干扰,对提升水下成像抗干扰能力具有重要指导意义.首先构建水中单气泡成像环境,模拟光在单气泡传输过程中辐射强度和偏振状态的变化趋势,得出单气泡界面处的传输相位函数;在此基础上,通过增加气泡数量,模拟水中多气泡成像环境下光的辐射强度和偏振状态随气泡分布的变化情况;最后基于几何光学近似理论进行蒙特卡罗模拟,仿真并得出不同气泡半径大小、不同光线传输路径尺度对光线在气泡群中前向和后向传输的影响.气泡理论分析、仿真计算和实测实验表明:光在气泡界面处产生的偏振态变化与观测几何具有强关联,当入射角较小时,光的穿透性较强,辐射强度衰减缓慢;随着传输距离路径增加,前向传输和后向传输的偏振度呈现相反的变化趋势;理论、仿真和实验结果三者基本保持一致.该研究可以为水下复杂环境目标偏振成像领域提供一定的参考.

关键词：几何光学、单气泡、多气泡、蒙特卡罗、偏振度

所属期刊栏目：42

分类号：TN209(光电子技术、激光技术)

资助基金：国家重点研发计划;中国科学院项目（非规范项目）

在线出版日期：2022-07-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：118-129