基于四分之一波片-复合双折射光楔-偏振片的空间偏振调制结构, 提出了四光束校正方法, 对四分之一波片延迟量误差进行校正, 从而达到提高线偏振测量精度的目的; 利用计算机仿真手段, 研究了待测目标圆偏振参量变化时, 线偏振参量测量结果的变化情况以及相应的测量精度水平。仿真结果表明: 当待测目标的线偏振度、圆偏振度分别在0.1~0.2、0~0.2随机波动时, 延迟校正后的斯托克斯参量Qi、Ui以及线偏振度的测量精度优于10-3, Ui以及线偏振度的测量精度比延迟校正前提高了约14倍。

采用中波红外光谱偏振探测手段，对不同含水量的土壤表面进行了观测，结果表明，含水土壤表面自身热辐射的偏振特性很弱，其偏振特性主要是由太阳光反射所引起，并在太阳光较强的波段上，土壤表面的偏振度与土壤含水量存在单调递增关系，为土壤含水量的中波红外偏振遥感技术发展提供了科学依据.

利用偏振傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪测量目标红外偏振特性,需要对偏振FTIR光谱仪进行定标, 计算出红外辐射目标的绝对光谱能量分布。利用黑体进行偏振FTIR光谱仪定标时,发现不同偏振检测方向的 仪器响应有一定偏差,即仪器存在偏振敏感性。通过对仪器偏振特性的定标检测,得到仪器偏振响应函数和 偏置特性曲线,应用定标结果,将会消除红外偏振仪器自身的偏振敏感性对目标偏振特性的影响,为提高目标的 红外偏振探测精度打下基础。

相对于传统的光谱探测, 偏振探测能够提供更多的目标信息, 比如, 利用偏振探测手段解译材料表面的折射率、 粗糙度等特性; 也可用来反演土壤的湿度等。 应用土壤表面反射光的偏振特性来反演土壤湿度, 为定量反演土壤湿度提供一种新的方法, 在农业、 水文、 气象和生态等领域中都有十分重要的意义。 针对遥感中的一类混合像元难题, 即低植被覆盖情况的土壤样品, 通过实验测量, 研究了样品表面偏振特性, 进一步研究了样品表面偏振特性与土壤湿度的关系。 结果表明, 低植被覆盖土壤表面的偏振特性主要受裸土区域的影响, 并与土壤湿度之间存在一种相关关系, 例如, 在本次实验中, 当偏振度较小的光源以40°入射, 且观测角处于20°～60°时, 三种湿度土壤样品表面的偏振度与土壤湿度呈正比关系。 进一步定量化这种相关关系将为反演低植被覆盖土壤湿度提供了一种新的途径。

偏振特性是光与物质相互作用所表现的重要特性之一，与物质的性质密切相关。空间目标偏振特性可能会因为特定空间目标组成材料和空间目标轨道不同而存在差异，因此为空间目标的探测和识别提供了科学依据。本文通过空间目标材料以及典型空间目标模型的多角度偏振成像特性试验测量，分析了空间目标偏振特性及其变化机理。结果表明，空间目标表面材料的偏振特性对于目标的识别具有很重要的作用，太阳能电池板的姿态对卫星的偏振特性影响尤为明显。本文研究可以为空间目标光学偏振探测与识别提供应用基础研究支持。

物质材料例如涂层、金属、电介质等有其各自的偏振特性。Stokes参量或是Mueller矩阵表示了偏振量化信息与材料 性质的关系。介绍了Mueller矩阵测量方法, 使用He-Ne ( nm)激光器经起偏器产生的偏振光照射在铝样品上,并经偏振分析光学系统,获取样 品Mueller矩阵元素测量图像数据。在给出 延迟器校正结果的前提下,使用64个偏振测量图像,并采用最小二乘法减小误差,给出了铝板样品的偏 振反射Mueller矩阵,比较分析了水平/垂直、 和左旋/右旋圆偏振分量随样品转角变化时的退偏特性曲线。结果表明,铝板的圆偏光与线偏光的退偏度 显著,为使用圆偏振实现探测提供可能性。

不同含水量的土壤会产生不同的偏振态,其与波长、土壤表面的结构、内部的构成、以及入射的角度密切相关。 根据Kodis粗糙表面的散射理论,推导了不同湿度土壤表面的偏振度与入射天顶角和观测天顶角以及等效折射率 的关系,并用野外地物偏振辐射计和地面多波段CCD相机实测了红壤的偏振反射数据,并将其与理论计算结果相 对照,初步总结出不同含水量红壤的偏振特性变化规律。研究土壤偏振度与含水量以及入射天顶角、观测天顶 角的关系,对于卫星农业遥感有重要的意义。

通过不同材料、形状的空间目标模拟实验测量，研究了几种简单形状目标和卫星缩比模型的光学特性。结果表明：光源-目标-探测器的位置对目标的光学特性起决定作用，对于球体和柱体目标来说，光源和探测器的相位角是影响接收到光辐射的主要因素，而对于立体状目标，它的光学特性则与特定的入射角和观测角有关；对静止卫星而言，其光学特性主要受太阳能电池板对地夹角和观测面积的影响。该研究有助于实际观测数据反演空间目标的姿态，便于对空间目标特性数据进行归类和分发。