1 长春中国光学科学技术馆, 长春
2 北京跟踪与通信技术研究所, 北京
针对PG模型预测粗糙表面材质偏振特性存在较大误差的问题, 通过分析镜面微元组合的模型基础假设、建模过程、反演拟合结果, 定位了PG模型误差存在的原因; 提出了随机粗糙表面为半球形微元组合的新假设, 基于表面精细结构下倏逝波存在的物理事实, 忽略穿透深度和相位延迟的影响, 建立了等效球形粒子组合的新构型; 在此基础上, 构建了新的表面反射模型, 细化了材质内部的散射模型, 形成了新的pBRDF模型; 在实验室全谱光源照射下, 获得了材质的多光谱偏振二向反射数据, 进行了PG与新模型的性能对比分析。结果表明, 新模型强度维和偏振维的误差约为PG模型的35%和59%。
偏振双向反射分布函数 随机粗糙表面 倏逝波 参数反演 polarimatric bidirectional reflectance distributio random rough surface evanescent wave parameters inversion
西安工业大学光电工程学院，陕西 西安 710021
基于角谱衍射理论，利用Johnson 传递系统数值模拟非高斯粗糙面，研究了拉盖尔-高斯涡旋光束通过随机非高斯粗糙表面的场分布特性。在分析了非高斯粗糙面方向自相关长度、峰度、偏斜以及均方根粗糙度对涡旋光束场分布影响的基础上，研究了涡旋光束通过随机粗糙表面后光束光强分布变化时的均方根粗糙度取值范围，并通过实验，将实验数据与仿真结果进行了对比分析。结果表明：当非高斯粗糙面方向相关长度为20 mm，偏斜为0.001，峰度为6，均方根粗糙度大于0.12 mm 时，拉盖尔-高斯光束透过随机表面的光强分布不再保持空心分布，对应的相位奇点消失。
涡旋光束 非高斯随机粗糙表面 角谱衍射理论 场分布 vortex beam non-Gaussian random roughness surface angular-spectrum representation field distribution
1 西安现代控制技术研究所, 陕西 西安 710065
2 上海电力大学电子信息工程学院, 上海 200090
3 西安工业大学电子信息工程学院, 陕西 西安 710021
基于基尔霍夫近似方法,构建了穆勒矩阵全角度分布的数值计算模型,实现了对于金属和电介质随机粗糙表面穆勒矩阵的计算。结果表明,金属和电介质表面穆勒矩阵分布具有明显的差异,金属表面穆勒矩阵中6个元素不为0,电介质表面穆勒矩阵中6个元素均接近于0,并且该差异与材料粗糙程度无关。这种差异可以作为区分金属和电介质的判据,为探索新型的目标探测与识别手段提供了思路。
表面光学 光散射 随机粗糙表面 穆勒矩阵 基尔霍夫近似 激光与光电子学进展
2019, 56(14): 142401
西安工业大学 电子信息工程学院,西安 710021
为了研究随机粗糙表面光散射分布特性机理,采用线性滤波法生成高斯分布随机粗糙表面,以基尔霍夫近似作为电磁场边界条件,采用蒙特卡罗方法数值计算了一组金属和一组电介质粗糙表面在S偏振光和P偏振光照射下的散射光强度空间分布。计算结果显示:金属表面与电介质表面的散射光分布宽度、散射峰值、散射峰位置三个散射特征存在显著差异,经过分析发现这种特征差异的产生机理是由表面面元的斜率分布和面元反射率共同因素导致,与数值计算结果对比,二者具有良好的一致性。
光散射 随机粗糙表面 Kirchhoff近似 蒙特卡洛 light scattering Random rough surface Kirchhoff approximation Monte Carlo
复旦大学物理系三束材料改性国家重点实验室, 上海 200433
介绍了确定金属膜表面粗糙度的表面等离子激元光谱方法。测量了二种银膜(棱镜/银膜/空气和棱镜/LB膜/银膜/空气)在表面等离子激元激发条件下的光散射强度分布。通过与理论计算的拟合,得到了描写这二种银膜空气随机粗糙界面的特征参数。
表面等离子激元 随机粗糙表面 表面极化电流密度 空间散射光强分布
随机粗糙面上邻近两点的高度与坡度是相关的.由这种相关性对散射的贡献是明显的.在计算粗糙表面散射强度时,应包括这一相关性引起的贡献.本文提供了一种解法和修正后的一维散射强度的解析公式,以及数值计算的实例.
随机粗糙表面 基尔霍夫近似 高度与坡度的相关函数 散射强度的计算
