為了研究尾流中激光照明氣泡幕的散射光強度和偏振的特性,利用基于偏振光傳輸?shù)拿商乜迥Ｐ?對偏振激光入射含氣泡群水體的三維空間分布模式進行仿真計算。研究了氣泡和氣泡群在不同氣泡尺度,不同散射角條件下的散射光強和偏振狀態(tài);分析了氣泡幕的氣泡數(shù)密度,厚度對于散射光強度和偏振狀態(tài)的影響。研究表明,散射光的強度和偏振度對氣泡尺度和散射角較為敏感,氣泡尺度參數(shù)越大,散射光強和偏振特征越趨向于集中在傳輸方向的小角度散射;氣泡幕的數(shù)密度和厚度越大,散射光的強度隨散射角度變化的敏感度下降,退偏振效果增強。

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【部分圖文】：

圖1 單氣泡散射模型

根據(jù)Mie散射理論[10-11]，如圖1所示，設O點為氣泡中心，入射光強為I0，方向沿z軸正方向，若入射光為線偏振光，電矢量方向沿x軸正方向。P點為觀測點，則平面POZ稱為散射面；θ為散射光線與入射方向的夾角，稱為散射角；φ為入射光電場振動方向與散射面的夾角，稱為極化角。

圖2 部分偏振光全角度模擬

一般來說，除了某些特定角度，散射光均為部分偏振光。由于Mie散射理論中并未直接給出部分偏振光入射情況下的散射光強表達式，而涉及到多次散射的計算中，對二次以上散射的計算都需要解決部分偏振光入射情況下散射光強的計算方法。為此，采用了一種全角度模擬的數(shù)值計算方法。部分偏振光是彼此無固定....

圖3 不同直徑的歸一化散射強度和偏振度分布

首先考慮氣泡直徑不同的情況：當氣泡群中氣泡直徑分別為20、50、100μm，氣泡群密度和氣泡群厚度不變，分別為10-7/m3和50mm的時候，考慮氣泡直徑對于氣泡群散射光的光強和偏振度的影響。帶入設定參數(shù)計算得到仿真結果如圖3。圖中可以看出，散射光強在0～180°的分布規(guī)律：(....

圖5 不同氣泡群厚度的偏振度分布

將氣泡直徑、氣泡數(shù)密度設為固定值，分別為20μm,107/m3，氣泡群厚度變化分別設置為50、100、150mm，仿真結果如圖5所示�？梢�，隨著氣泡群厚度的增加，散射光的偏振度振蕩頻率變化不大，但是整體均值和振蕩幅度會減小。同樣地，偏振度原有極值1的角度位置上，對應的極值不再為....

本文編號：4016417