针对复杂的火星大气环境，基于T-matrix理论，对三种非球形火星沙尘粒子的散射特性进行了研究，计算了服从对数正态分布的非球形火星沙尘粒子的散射特性，分别在有沙尘暴和无沙尘暴两种条件下，分析非球形火星沙尘粒子的传输衰减和透射率随粒子数浓度、波长以及高度的变化趋势，并与球形粒子进行对比.结果表明：非球形与球形粒子的消光效率因子和散射效率因子存在较大差异，两者之间的最大差值分别为1.786 8和1.761 9，而切比雪夫粒子的散射特性与球形粒子最接近；当入射波长为0.55 μm时，火星上沙尘粒子群整体的散射主要集中在前向40°以内，且非球形与球形粒子在前向60°以内散射强度基本相等，大于60°时非球形的散射强度比球形粒子高；非球形火星沙尘粒子的传输衰减和透射率（随波长、粒子数浓度和高度）的变化趋势与球形的基本一致，且其尺寸的比值越接近于1，传输衰减和透射率越接近于球形粒子的值.

对火星沙尘气溶胶粒子进行分析, 利用对数正态分布拟合了火星沙尘的尺寸分布.分别用Mie理论和Monte Carlo方法研究了不同波长的激光在火星沙尘条件下的传输特性, 分析了火星上沙尘条件下的传输衰减、透射率和能见度随粒子质量浓度的变化关系, 给出了波长为0.55 μm时能见度随粒子质量浓度的变化曲线, 并将两种方法的计算结果进行了比较.结果表明: 随着粒子质量浓度的增加, 能见度先迅速降低后再缓慢降低并趋于2 km左右, 粒子浓度越高多次散射现象越明显, 利用Monte Carlo方法计算的能见度比Mie理论计算的结果更高.在选择的几个波长中, 沙尘条件下7.46 μm的激光传输衰减最小, 因此更适合火星无线激光通信.

研究红外波段沙尘的散射特性对自由空间光通信(FSO)具有重要的理论意义。针对FSO常用的几个红外波长, 采用Mie理论对激光在不同沙尘粒径下的散射特性进行了分析; 基于粒子尺寸的对数正态分布模型, 计算了沙尘条件下红外波段(0.76~10.6 μm)激光的传输衰减率。结果表明: 在沙尘条件下, 7.4~8.0 μm这一波段附近的传输衰减最小, 并且明显低于其他波段。因此, 可以选用7.4~8.0 μm这一波段的激光进行沙尘条件下的激光通信, 其传输性能会明显优于其他波段。最后, 以波长1.064 μm为例, 分析了“能见度”随粒子浓度的变化关系, 并与蒙特卡罗方法的计算结果进行了比较。