为了研究偏振光通过水体发生多次散射后偏振特性的变化，采用随机抽样拟合相函数的蒙特卡罗仿真方法进行模拟，通过模型仿真和实际实验来验证其真实性。仿真模拟了波长为532 nm的偏振光经过粒径满足（600±10） nm高斯分布的聚苯乙烯小球悬浮液的偏振态变化数据，模拟过程中的光子个数为10⁶。实验分别研究了0°线偏光、45°线偏光、左旋圆偏光以及右旋圆偏光在聚苯乙烯小球悬浮液中偏振态的变化情况。无论是仿真结果还是实验数据均表明，圆偏振光的偏振度下降幅度相比线偏振光要小20%，即聚苯乙烯小球悬浮液粒子密度数越高，偏振光的偏振度变化波动就越大，同时就保偏性来说，圆偏光优于线偏光。在相同浓度水体中，不同起偏角度的线偏光的偏振态变化差别不大。

使用Stokes矢量表征光子的偏振状态，基于Mie散射理论计算出Muller矩阵，并将该矩阵用于体现海雾粒子的散射特性，利用蒙特卡罗方法求解海雾环境下的矢量辐射传输问题，从而模拟光子在海雾粒子中的散射情况。研究讨论了不同海雾粒子半径下，透射率和反射率随传输距离的变化情况，以及不同入射光偏振态及不同波长的入射光条件下，偏振度随海雾能见度的变化情况。该仿真实验结果为光在海雾粒子中偏振传输特性的研究提供了有益参考。

针对自然界的非球形粒子问题,对典型非球形粒子的偏振传输特性进行研究,采用T矩阵算法研究椭球、圆柱和切比雪夫粒子的偏振传输特性,及其与球形粒子偏振传输特性的差异。研究结果表明:对于横纵轴之比中等的椭球粒子,当散射角小于60°时,不同形状椭球粒子的偏振度(DOP)差异较小,可用Mie散射方法进行粒子偏振特性的近似计算;当散射角大于60°时,DOP随横纵轴之比的变化较大,且球形与椭球粒子的DOP差异随着横纵轴之比的增加而增大;对于直径与高度之比中等的圆柱体粒子,DOP的变化相比于椭球粒子更加平稳,但后向散射与侧向散射区域仍不能采用Mie散射进行近似计算;形状比例极端的椭球粒子和圆柱体粒子的偏振曲线均类似于钟形,且在散射角约为90°时DOP达到最大值;切比雪夫粒子的形变参数和级次都对粒子前向散射偏振特性的影响较小,但对后向散射偏振特性的影响较大,且灵敏度随级次的增加而减小。本研究结果可为非球形粒子偏振传输特性的研究及球形粒子近似提供理论指导。

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。

一束光通过屋脊棱镜，在镜内会被分为两条路径传播。两条路径偏振传输特性的差异，导致了零级衍射光斑的分裂现象，严重影响了光学系统的成像质量。为了弄清楚这种分裂现象，利用相干偏振理论，全面研究了不同偏振态的光束通过Schmidt棱镜后的光强分布。此光强分布同时包含了棱镜的结构参数。通过对此光强分布进行分析，得到了对准单色光的如下结论：1) 均匀态偏振光通过棱镜后的分裂双峰间距随着偏振度的增加而增加，且双峰极大值的光强差也随之增加；2) 矫正屋脊棱镜衍射光斑分裂现象的最理想条件为偏振矩阵因子B=0。通过改变单一界面入射角的方式获得不同偏振度的单色偏振光。检测该单色偏振光经过Schmidt棱镜后的衍射分布，得到与相干偏振统一理论分析一致的结果。

实验用一种新的化学方法合成了a/b(横纵比)1.6的椭球形非球形粒子,且以这种粒子为介质,通过油雾机在烟雾箱里产生不同浓度的非球形粒子,在均匀条件下分别以不同波长的激光(532 nm,671 nm)为入射光,透过衰减片、偏振片和1/4波片,并以旋转偏振片的方式使入射光变为0°,45°和左旋偏振光。分别以波长,入射角,非球形介质体积浓度为变量,研究偏振度(DOP)、偏振角(AOP)和光强(I)的变化情况,得到了偏振传输特性的变化规律以及保偏性能的优劣,对非球形介质的偏振传输特性的研究提供了数据和理论支持。

针对多因素影响下偏振光在散射介质中的一般传输特性，系统分析了入射光波长、介质厚度、粒子参数和入射光偏振态等物理属性对偏振光子传输特性的影响。采用蒙特卡罗方法，追踪每个光子的偏振态变化，通过统计分析偏振度变化曲线得到光经过多次散射后的斯托克斯矢量和偏振信息，并对偏振光在散射介质中的传输规律进行分析。仿真实验表明相对于波长比较大的粒子对入射光的偏振态改变较小；线偏振光能较好地保持自身偏振态；圆偏振光能够在较短时间内重新恢复自身偏振状态，粒子半径越大恢复能力越强，并且在向前传输的过程中其旋转方向会发生改变。