为了实现基于偏振信息反演土壤湿度的目的, 建立了土壤表面的偏振反射模型, 并在可见光波段内开展了土壤湿度与反射光偏振信息的实验研究。首先, 根据几何光学理论和测量数据建立了土壤表面的偏振反射模型。其次, 制备了不同湿度的土壤样品, 搭建了实验平台, 并在多种入射观测条件下, 使用高精度偏振成像探测系统获取了样品的偏振信息。然后, 对实验数据进行分析来验证模型。最后, 建立了模型中微面元坡度均方差、漫反射等效系数和折射率三个参数与土壤湿度的定量关系, 利用定量关系来反演土壤湿度, 并在476 nm波段上, 对湿度为26.0%的土壤样品进行室内偏振探测实验。结果表明: 根据文中反演方法得出土壤湿度为24.73%, 误差为4.88%, 证实了文中所提出的土壤湿度反演方法的正确性和可行性。

为了优化表面等离子体共振传感器的灵敏度, 基于薄膜光学理论, 分析了银-金双金属层表面等离子体共振传感器的反射率和灵敏度随金属薄膜厚度变化的规律。发现在满足共振角反射率小于1%的条件下, 银膜和金膜厚度存在一定的取值范围; 在此厚度范围内, 传感器的灵敏度随着金属薄膜(银膜与金膜)厚度的增大而提高, 灵敏度增量最大可达5°/RIU。结果表明, 在保证一定共振角反射率的前提下, 可通过增加双金属层中金属薄膜的厚度提高双金属层表面等离子体共振传感器的灵敏度。