西安工业大学光电工程学院，陕西 西安 710021
为了表征伪装涂层表面的辐射偏振特性，以Priest Germer（P‐G）模型为基础，针对镜面反射和漫反射，建立一种基于几何衰减效应的二分量偏振双向反射分布函数（pBRDF）模型，引入镜面反射系数和漫反射系数，推导出红外辐射线偏振度模型，并对此模型进行校验，结果与实验数据吻合较好。数值分析涂层表面粗糙度、几何衰减效应及漫反射效应对红外线偏振度的影响，结果表明，涂层表面粗糙度越大，由粗糙度引起的遮蔽阴影效应越明显，对应涂层的红外线偏振度越小，且目标涂层的环境辐射与其红外线偏振度呈负相关。上述结果为实现**伪装和反伪装、目标识别等提供了理论支撑和技术支持。
激光光学 红外偏振 几何衰减效应 漫反射效应 偏振双向反射分布函数 伪装涂层 中国激光
2023, 50(13): 1304007
1 长春理工大学吉林省空间光电技术重点实验室空间光电技术国家与地方联合工程研究中心，吉林 长春 130022
2 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
3 长春理工大学电信学院，吉林 长春 130022
为了更加准确地表征粗糙水面环境下溢油的偏振反射特性，建立了改进型溢油偏振二向反射分布函数（pBRDF）模型。该模型基于Priest-Germer（P-G）理论，引入遮蔽函数、漫反射和体散射分量，并结合水面微小平面的概率分布函数，更加适合检测粗糙水面背景的溢油偏振反射特性。在粗糙水面环境下对5种不同溢油（机油、原油、柴油、煤油、汽油）目标进行多角度可见光波段偏振特性测试实验。结果表明：若相对方位角为180°，线偏振度随观测天顶角的增大先增大后减小，随入射天顶角的增大也先增大后减小；线偏振度随相对方位角的增大先增大后减小，在相对方位角为180°时达到最大，且受波长影响较小。该模型的置信精度可达到80%以上，证明了该模型的准确性，为研究粗糙海面溢油的偏振特性提供了一种新的途径。
海洋光学 偏振特性 偏振二向反射分布函数 P-G模型 可见光 溢油目标
沈阳工业大学机械工程学院，辽宁 沈阳 110870
为了研究涂层表面光反射偏振特性，提出了一种基于蒙特卡罗方法的偏振双向反射分布函数（PBRDF）建模方法。该方法先利用傅里叶变换完成对涂层-基底双层粗糙表面的三维重构，再根据微面元理论和菲涅耳方程求解单个面元上反射与折射的随机过程，最后应用偏振光线跟踪技术和蒙特卡罗方法对重构表面的偏振光散射过程进行统计求和，从而得到涂层表面的PBRDF。实验结果表明，所提方法建立的PBRDF正确，且相比于现有模型具有更高的精度。最后分析了入射角、表面粗糙度、基底材质及涂层光学厚度对涂层表面光反射偏振特性的影响规律，以为其表面的探测和测量提供理论依据。
表面光学 涂层表面 蒙特卡罗方法 偏振双向反射分布函数 偏振特性 光学学报
2022, 42(22): 2224001
西安电子科技大学 物理与光电工程学院，陕西 西安 710071
针对红外波段下海面偏振特性建模的问题，在双向反射分布函数的基础上，建立了海面微面元的偏振双向反射分布函数模型。综合考虑了海面的自发辐射效应和反射效应对探测器接收辐射的 影响，提出了一种新的海面红外偏振特性表征模型。利用Elfouhaily海浪谱和快速傅里叶变换计算了海面的高度场信息和斜率信息。数值计算了不同观测天顶角和不同风速下海面自发辐射的线性偏 振度，以及不同入射天顶角下海面反射辐射的线性偏振度，仿真生成了海面和舰船的红外偏振图像。仿真数据与文献数据的对比分析表明，本文所建立的红外偏振特性模型适用于分析海面的红外偏 振特性。与传统的红外强度图像相比，红外偏振图像可以提供更多关于海面的细节信息。同时，目标与海面的偏振特征差异更明显，对比度更高。所提出的海面红外偏振特性表征模型对海上目标的 探测识别应用具有重要的意义。
偏振成像 红外波段 海面 偏振特性 偏振双向反射分布函数 polarized imaging infrared wave band sea surface polarization characteristics polarized bidirectional reflectance distribution f
合肥工业大学图像信息处理研究室, 安徽 合肥 230009
为满足多层涂层目标的偏振探测需求, 基于一阶矢量扰动理论, 结合偏振传输矩阵, 建立微粗糙基底上多层涂层的光散射偏振双向反射分布函数模型, 研究多因素影响下两种典型涂层目标, 单层减反射涂层和多层高反射涂层的光散射偏振特性, 结果表明单层减反射涂层目标的偏振度受观测位置影响, 峰值左侧的偏振度较之裸基底增大, 右侧反之, 探测不同观测角下的偏振度可区分无涂层和涂层目标。 不同观测角和入射波长下, 多层高反射涂层目标的偏振度与涂层层数和涂层光学厚度显著相关, 层数增加, 多层涂层在镜反射附近具有去偏作用。 仿真结果符合测量数据, 验证了多涂层目标散射偏振模型的正确性与合理性, 为实现多涂层目标偏振探测和反射隐身技术提供理论依据。
散射 多层涂层目标 偏振双向反射分布函数 偏振度 穆勒矩阵 Scattering Multilayer films target Polarized bidirectional reflectance distribution f Degree of polarization Mueller matrix
西安工业大学 光电工程学院，陕西 西安 710032
为了用散射法研究单层薄膜表面粗糙度的变化规律，以光学薄膜矢量光散射理论为基础，分析了单层二氧化钛薄膜分别在完全相关和完全非相关模型下的偏振双向反射分布函数，以及P偏振入射光引起的P偏振的BRDFpp随散射方位角的变化关系。理论研究结果表明：随着散射方位角的变化，P偏振入射光引起的P偏振的BRDFpp强烈依赖于膜层界面粗糙度的相关特性。在完全相关模型下，随着入射角的增加，BRDFpp随着散射方位角变化时所出现的谷值会随着入射角的增加而减小。
薄膜 矢量光散射 偏振散射 偏振双向反射分布函数 thin film vector light scattering polarized light scattering polarized bidirectional reflectance distribution f 红外与激光工程
2015, 44(10): 3015
1 北京环境特性研究所光学辐射重点实验室, 北京 100854
2 北京理工大学光电学院“光电成像技术与系统”教育部重点实验室, 北京 100081
针对基于金属线栅偏振片的红外偏振成像系统组成, 需要考虑目标、大气、天空、偏振片的反射和自身辐射的影响, 进而有效分析进入成像系统的红外偏振辐射组成。文章通过偏振微面元理论的散射函数模型, 推导红外偏振辐射传输方程的Stokes表达式, 得出红外偏振信息(偏振度、偏振角)与目标表面粗糙度、折射率、反射和观测角度等参数的数学模型, 通过合理简化偏振信息表达式, 仿真得出某材料的偏振度曲线与文献中实测数据基本一致, 为进一步提高红外偏振成像系统的探测性提供理论依据和技术支持。
光电子学 红外偏振辐射传输方程 偏振双向分布函数 红外发射率模型 optoelectronics transmission equation of infrared polarized radia polarized bidirectional reflectance distribution infrared polarized emissive model
西安工业大学光电工程学院, 陕西 西安 710021
为了研究高斯粗糙面光散射偏振特性，基于微面元理论，建立偏振双向反射分布函数模型，推导出散射光的斯托克斯矢量。数值计算了椭圆偏振光和自然光经粗糙面散射后偏振特性随散射角变化情况，分析了入射角、方位角以及复折射率等因素对散射光偏振特性的影响。数值结果表明：椭圆度角和偏振度强烈依赖于入射角、方位角及复折射率，不同入射角和复折射率的椭圆度角曲线和偏振度曲线有相似的变化规律；不同方位角的椭圆度角曲线和偏振度曲线变化规律有较大区别，但方位角互补的两条偏振特性曲线关于散射角θr=0对称；椭圆度角在后向散射方向附近有极大值，偏振度在后向散射方向有极小值。
散射 粗糙面 偏振双向反射分布函数 斯托克斯矢量 偏振特性 中国激光
2013, 40(12): 1213002
西安电子科技大学理学院, 陕西 西安 710071
为了研究涂层与基底间的极化光散射，应用一阶矢量衍射理论推导出基底极化双向反射分布函数(PBRDF)。将理论分析结果与实验数据比较并数值模拟分析了在相关和非相关模型下，SiO2和TiO2涂层厚度对PBRDF的影响。考察了不同折射率对基底PBRDF的影响。结果表明随着SiO2涂层厚度的增加，相关和非相关模型下的PBRDF逐渐靠近同时逐渐和裸基底重合，即能逐渐复现基底的粗糙度轮廓；随着TiO2涂层厚度的增加，PBRDF逐渐变大，即TiO2涂层对基底有较好的平滑作用。折射率的实部和虚部对PBRDF的影响相反。因此通过对不同涂层PBRDF进行测量和计算可以反演出基底的光学信息。
光散射 极化 极化双向反射分布函数 一阶矢量衍射理论 光学学报
2011, 31(10): 1029001
