采用随机抽样拟合相函数的蒙特卡罗仿真方法,模拟了偏振光经过椭球形粒子发生多次散射后的偏振特性,并通过实验验证了其正确性。以长、短轴比为1.5的椭球形酵母菌粒子为研究对象,研究了激光在椭球形粒子烟雾中传输时的偏振特性。研究了波长为532 nm的0°线偏振光、45°线偏振光以及左旋圆偏振光在椭球形粒子烟雾扩散过程中偏振态的变化情况。结果表明,椭球形粒子的浓度越高,偏振度变化的随机性越大,且圆偏振光的保偏性优于线偏振光。在相同浓度下,不同起偏角度的线偏振光对偏振态的影响差别不大。

偏振图像比传统强度图像包含更丰富的物体表面反射及散射信息。用萨尔萨(SALSA)相机在自然光照下获取水下偏振图像, 研究不同材质物体、放置深度、牛奶浓度及波段因素对水下目标物偏振成像的影响。结果表明: 蓝色波段偏振成像能够较好地获取水下物体的边界轮廓等信息; 不同材质的目标物在水下呈现不同的偏振特性,紫铜偏振度最高达0.69; 在1.40 mg/L牛奶浑浊度的水下, 偏振图像仍能通过比较目标物的偏振度(degree of polarization, DOP)信息来检测出水下目标物, 瓷片的DOP仅降低0.31; 此外, 在水下约40 cm深度下, 偏振成像获取的图像比强度图像轮廓更为清晰, 如铁的偏振对比度比强度对比度高5.26%。

以斯托克斯矢量理论为基础, 通过搭建偏振传输半实物模拟装置进行模拟实验, 观测激光在模拟环境(不同浓度的椭球粒子在非均匀分布状态)下偏振度(degree of polarization, DOP)的变化。实验选取灵芝孢子碳化粉末作为椭球粒子的实验对象, 通过烟雾机将椭球粒子形成不同浓度的烟雾, 研究入射波长为532 nm、671 nm的激光在0°、+45°、90°的线偏振光以及左旋圆偏振光经过模拟环境后偏振度(DOP)的变化情况。实验结果表明: 入射偏振光随着烟雾浓度的增大, 偏振度呈下降趋势; 3种入射线偏振光随浓度增大降幅不尽相同, 没有明显的规律可循; 不同波长低浓度烟雾时, 线偏振光与圆偏振光的偏振度下降幅度大抵相同, 大约为3%左右; 随着烟雾浓度的增大, 线偏振光的偏振度表现出不同程度的下降, 可达20%, 圆偏振光的偏振度仅下降5%, 表现出了较好的保偏能力。