研究了由天空光主導(dǎo)的波浪水面下的偏振分布模式,驗(yàn)證了在波浪水面下使用偏振導(dǎo)航的可行性,討論了不同太陽位置和水面波浪情況對水下偏振分布模式的影響。利用Cox-Munk海浪模型描述波浪水面,建立了考慮大氣Rayleigh散射、氣-水界面折射及水分子單次Rayleigh散射的基于Stokes矢量和Mueller矩陣的水下偏振傳輸模型。仿真結(jié)果與實(shí)測結(jié)果的一致性證明了所提模型的正確性。結(jié)果表明,由天空光主導(dǎo)的波浪水面下偏振分布模式是可以預(yù)測的,這主要與太陽位置和水面波浪情況有關(guān)。所提模型可以更準(zhǔn)確地分析波浪水面下偏振特性,為水下偏振導(dǎo)航的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。 

【文章來源】：光學(xué)學(xué)報(bào). 2020,40(20)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

大氣-海洋光學(xué)簡圖

當(dāng)光線經(jīng)過折射進(jìn)入水中后,由于光與水分子的相互作用而發(fā)生散射。在清澈的淺水,主要發(fā)生單次Rayleigh散射[13],Mueller矩陣[14]為Μ S = 3(1-ρ) 4(1+ρ/2) ×[ 1+ρ 1-ρ + cos 2 γ r - sin 2 γ r 0 0 - sin 2 γ r 1+ cos 2 γ r 0 0 0 0 2cosγ r 0 0 0 0 2-4ρ 1-ρ cosγ r ], ??? (15)

在仿真中,使太陽方位角φs為0°,這樣風(fēng)向與太陽方位的夾角即為風(fēng)向角。圖3展示了風(fēng)向?yàn)?°,風(fēng)速為5 m/s時(shí)不同太陽位置下的偏振度、偏振角及光強(qiáng)分布。其中,太陽天頂角分別為0°,30°,60°,90°。水下偏振分布高度依賴太陽位置。天空光除了中性點(diǎn)之外是部分偏振的。中性點(diǎn)是一些偏振度為0,偏振角發(fā)生扭曲的點(diǎn)。偏振度以太陽位置為中心,關(guān)于太陽子午線對稱。隨著太陽天頂角的增加,偏振度整體變大。所以,最大偏振度發(fā)生在日出與日落。偏振角關(guān)于太陽子午線對稱。隨著太陽天頂角的增加,偏振角發(fā)生改變,當(dāng)太陽天頂角為30°和60°時(shí),在太陽位置和天頂存在兩個中性點(diǎn)。當(dāng)太陽天頂角為90°時(shí),有一個明顯的“8”存在于太陽子午線。3.2 風(fēng) 向

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]仿生偏振光導(dǎo)航傳感器研究進(jìn)展[J]. 褚金奎,張然,王志文,王寅龍.  科學(xué)通報(bào). 2016(23)



本文編號：3442753