基于Mie散射研究了带电粒子的散射特性，给出散射系数与表面电导率的关系，计算了不同面电导率粒子与非带电粒子的散射角，计算表明：对金属类粒子，带电后的散射影响不大；但带电介质类粒子如水球、冰球粒子，面电荷使面电导率达到一定量级时，对散射特性有明显的影响。与水球相比，冰球的散射系数振荡现象处于粒子尺度参数更大值，振幅更强，而当面电导率很大时，即携带更多电荷量时，两者散射效率近似相等，与同大小的金属球形粒子的散射效率接近。随着面电导率的增加，散射系数发生较大变化，但当电导率达到一定值时，散射系数趋于恒定。相对非带电粒子的散射，带电后粒子的散射系数减小，散射能量沿不同方向重新分布，后向散射强度增强，其他方向的散射强度减小。当冰球粒子与水球粒子面电导率大到一定程度时，其散射特性都接近等大金属粒子的散射特性。

采用时域有限差分法研究了多因素对光学介质薄膜表面冗余节瘤粒子微分散射截面随散射角的变化规律.对光学介质薄膜表面冗余节瘤粒子复合散射进行建模, 并针对典型半空间问题, 对总散射场进行分解并对相应的场相位进行求解, 给出网格剖分规则.将数值结果退化为冗余球体粒子, 与MOM (Method of Moments)矩量法进行详细比较, 验证程序的有效性.分析P偏振光入射下, 入射角、长短轴轴比和镶嵌高度h对Cu和SiO2镶嵌粒子微分散射截面随散射角的影响规律.结果表明：微分散射截面的最大峰值出现在入射角的镜面值角度; 在镜向散射区域附近, 对于扁平回转椭球体粒子微分散射截面随冗余节瘤粒子轴比的增大而减小, 扁长回转椭球粒子的规律相反; 在[-90°,-60°]散射角区域, 微分散射截面与冗余节瘤粒子镶嵌高度成正比, 镶嵌高度对介质粒子散射特性影响更大.

角度权重估计是多角度动态光散射测量技术的重要环节, 其方法可依赖于光强均值或光强自相关函数基线。角度误差对颗粒粒度分布测量准确性的影响在很大程度上取决于角度权重系数的估计。通过对模拟和实测动态光散射数据的反演, 研究了角度误差对基线值法和光强均值法进行权重估计对粒度分布反演的影响。结果表明: 采用两种方法进行角度加权, 无角度误差时反演结果无显著差异。存在角度误差时, 误差对光强均值法反演结果的影响大于基线值法, 并且对大颗粒的影响显著大于对小颗粒的影响。导致这一结果的原因在于, 当散射角存在误差时, 基于Mie理论的光强均值法得到的权重系数为理论值, 与实测的光强自相关数据所对应的权重系数存在偏差。而且随着颗粒粒径的增大, Mie散射光强随散射角变化呈现出更为剧烈的波动, 致使这种偏差加大。因此, 采用基于Mie散射理论的光强均值法进行角度加权, 对多角度光散射测量装置应提出较高的精度要求。

基于颗粒光散射成像原理, 通过测量聚焦面上的零级谱与一级谱之间的距离, 即可得到该颗粒的折射率。分析了成像系统接收角和放大率偏差对颗粒折射率测量精度的影响, 给出了接收散射角和放大率的取值范围。提出了一种基于线性拟合精确确定散射角和放大率的实验方法, 并对直径为45 μm的标准聚苯乙烯(PSL)颗粒和19.1 μm的玻璃颗粒的折射率进行测量, 相对测量误差分别为-0.19%和1.53%, 验证了所提方法的有效性。

在分析角度误差对测量结果作用机制的基础上, 采用不同的角度误差, 通过对六组单峰(82 nm、104 nm、350 nm、431 nm、816 nm和865 nm)和三组双峰(137/601 nm、242/750 nm和470/895 nm)颗粒体系的模拟数据及306 nm/974 nm双峰颗粒体系实测动态光散射数据的反演, 研究了权重估计和基线计算两种途径中角度误差对反演结果的作用. 结果表明, 角度误差对颗粒粒度分布反演结果的影响是由基线计算和权重系数估计的双重作用途径产生的; 权重因素对峰值和性能误差的影响明显大于基线因素, 仅在小颗粒窄峰测量时, 基线因素对峰值误差的影响略超权重因素, 但权重因素对性能误差的影响仍然大于基线因素.

基于亥姆霍兹-基尔霍夫衍射积分定理，从理论上推导出消色散均光薄膜微结构参量、入射光参数和透射光参数之间的关系。基于此，分析了微结构参量对透射光振幅分布和散射角度的影响。光束通过消色散均光薄膜时，散射光斑具有光强分布均匀、消色散、散射角度可控和散射光型可控等优点。实验制作出结构最大深度为5 μm，散射角为8°×7.5°的薄膜样品，散射角的理论计算值与实际测量值误差在±0.5°以内。此薄膜器件适用于照明体系、液晶显示器背光显示、投影系统等。

针对多角度动态光散射中角度组合对颗粒粒度分布测量的影响, 对5组模拟的双峰分布颗粒体系(114/457 nm, 202/800 nm, 307/541 nm, 433/721 nm 和600/900 nm)分别选取3、4、5和6个散射角, 采用不同角度组合进行测量.粒度反演结果表明, 在选取同样数量散射角条件下, 不同的角度组合会得到不同的测量结果.当选取的各散射角对应的Mie散射光强差异显著, 特别是对应光强值包含了Mie散射光强曲线的极大值和极小值点时, 测量结果更准确.采用标准聚苯乙烯乳胶颗粒进行的测量实验, 实验结果与反演结果一致.这种角度组合影响的原因在于, 随着散射角的增多, 得到的颗粒粒度信息也相应增加, 但只有增加的散射角所对应的散射光强显著不同时, 才会较多地增加颗粒粒度信息, 从而改善测量效果；否则, 增加的信息会被增加的角度校准噪声所抵消.

为了研究三种不同散射相函数下紫外光大气传输特性，文章采用非直视紫外光通信的单次散射简化模型，对系统接收机接收到的能量及紫外光传输路径损耗随传输距离和散射角的变化情况进行分析。结果表明：三种相函数下，都表现为随传输距离的增大，接收能量减小，路径损耗增大，但三者之间存在一定的差异，对于紫外光通信系统，其传输性能的影响以前向散射为主，后向散射作用很小；随着散射角增大，后向散射作用相对明显；三种散射相函数下，紫外光通信链路的最佳散射角不同，但均随发射仰角的增大或接收仰角的增大最佳散射角增大，而接收能量减小。

以辐射传输方程为基础,借助小角度近似条件,利用多次散射递归的逐级逼近来描述水体散射过程,推导得出水下辐射照度以及衰减系数的计算关系.着重讨论了激光在海水中的衰减特性,结果表明随着光学厚度的增加,各次散射光先增大后减小,相对辐射照度基本呈指数衰减,衰减趋势随单次散射反照率或者不对称因子的增大有所减缓.与蒙特卡罗方法模拟的结果进行比较,小散射角条件下多次散射近似方法的计算准确度优于单次散射近似,可以作为分析水下激光传播特性的参考依据.

光纤探头将发射光纤、接收光纤及自聚焦(GRIN)透镜集成为一体,可替代传统动态光散射装置的光路系统,能有效提高空间相干性,但目前尚缺乏光纤探头结构参数的最优设计方法.依据动态光散射光路系统空间相干性的要求,分析了光纤探头的结构参数,给出了优化设计的方法,确定了光纤探头两透镜间距和夹角的最佳取值范围.实验结果表明：光纤探头两透镜夹角为19°,间距为1.5 mm 时,可满足光路系统空间相干性的要求,接收信号的信噪比最高,相关函数的截距达到0.83,使用最优拟合累积分析法反演的颗粒平均直径相对误差小于2%.