为了定量评价和合理设计偏振滤波抑制大气背景光的金属光栅(WG)偏振片，提出了WG 偏振片效能表征模型。该方法利用严格耦合波(RCW)理论计算了WG 偏振片的TM 和TE 偏振透射率，并结合偏振滤波抑制大气背景光的效能计算模型，提出了在给定光栅材料与结构参数条件下面向大气背景光抑制的WG 偏振片效能表征方法。借助该方法，计算分析了一维矩形WG 偏振片的大气背景光抑制效能，结果表明：WG 偏振片采用金(Au)、铜(Cu)材料抑制大气背景光的效能优于银(Ag)、铝(Al)和铬(Cr)金属；随着线栅高度的增加，WG 偏振片抑制大气背景光的效能提高，较优的线栅高度取200 nm 以上；较优的线栅周期范围为200~300 nm；随着线栅占空比增大，WG 偏振片抑制大气背景光的效能提高。结合目前偏振片制备工艺，设计了面向大气背景光抑制的一维矩形WG 偏振片，其中光栅材料为Cu金属、基底材料为二氧化硅(SiO₂)、占空比为0.5、周期为250 nm、高度为200 nm。

如何定量计算和预测在不同条件下偏振滤波抑制大气背景光的效果，目前缺乏合适的性能表征量及其计算模型，为此提出了偏振滤波抑制大气背景光的性能计算模型。定义了大气背景光抑制比(ARR)，综合天空光相对光谱辐射功率模型和地面太阳直接辐射光谱模型、地物反射特性等，给出了以太阳方位、相机光轴方向、大气能见度和地物光谱反射率等为输入参数的ARR计算公式。该模型的仿真实验结果表明，在晴天与轻霾天气条件下，太阳夹角、大气能见度和地物类型三因素的变化对ARR的影响依次减弱；太阳夹角的变化强烈影响ARR；偏振滤波对多数地物取得相似的大气背景光抑制效果；ARR指标值越大，图像对比度提高越明显。