火星沙尘环境中的偏振光传输特性仿真

发布时间：2024-05-22 03:04

　　对偏振光在火星沙尘中的传输特性进行了研究,首先分析了火星沙尘粒子散射系数、吸收系数和不对称因子随粒径尺寸的变化关系,然后利用偏振蒙特卡罗方法模拟了偏振光在火星大气中的多重散射,计算并分析了波长、粒径分布、风速、高度、粒子数浓度对偏振光传输特性的影响。研究结果表明:偏振光退偏度随着传输距离的增大而增大,粒子数浓度越大,偏振度退化越严重。当波长为0.55μm时,对于所选用的两组粒径分布,有效粒径小时反而退偏严重,15.3m/s和1.7m/s风速对应的退偏度相差将近两个数量级,在所选的6个波长中7.46μm激光在火星沙尘中传输时偏振保持性最好,而波长0.66μm激光在火星沙尘中传输时透射性是最好的。

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【部分图文】：

图1不同波长火星沙尘粒子光学特性随半径的变化曲线。

不同尺寸的火星沙尘粒子对于不同波长激光的光学特性也不相同,为了对比不同波长不对称因子、散射系数和吸收系数随粒径的变化特性,下面选用文献[23]和文献[25]采用的6个典型波长(可见光波长0。49,0。55,0。66μm,近红外波长0。86μm,以及中红外波长7。46μm和1....

图2不同风速下在不同粒径沙尘中偏振光随传输距离的退偏。

根据2014年Fedorova等[24]研究的在火星发生沙尘暴时沙尘粒子浓度和高度之间的关系,以及2004年Merrison等[26]研究的火星上悬浮沙尘粒子的浓度和风速之间的关系,选取人眼最为敏感的0。55μm入射波长(绿光),其对应的复折射率为1。5+0。007i,计算....

图3不同高度不同粒子数浓度下的偏振光偏振参数随传输距离的变化。

接下来对水平偏振光和垂直偏振光入射到火星沙尘中的水平方向光强和垂直方向光强的变化性质进行研究,取reff=2。34μm,veff=0。86μm,高度为18km时的粒子数浓度为1。8×109m-3,计算结果如图4所示。图4不同偏振光入射下的结果。

图4不同偏振光入射下的结果。

图3不同高度不同粒子数浓度下的偏振光偏振参数随传输距离的变化。图4(a)和图4(b)表示水平偏振光[1100]入射到火星沙尘中水平方向强度和垂直方向强度随传输距离的变化曲线。图4(c)和图4(d)为垂直偏振光[1-100]入射到火星沙尘中时,水平方向和垂直方向强度....

本文编号：3980301