《粒子湍流介質對太陽光退相干性質影響研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由陳斐楠擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：粒子湍流介質對太陽光退相干性質影響研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳斐楠
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
將太陽光能量和其獨有的光學特徵與性質用於能源獲取、導航定位、目標檢測等方面是國際上極為關注的前沿研究。目前在這些研究中所遇到的困難主要集中在對陽光的相干度及偏振性質的利用受到大氣條件的很大限制。造成這些實際問題的主要原因是描述太陽光相干性質的理論模型沒有與大氣條件相關聯，而粒子湍流介質導致的球面光源退相干物理機制以及太陽光光學參量精細結構的描述是完善該模型的關鍵環節。針對這一情況，本項目深入探究：（1）從陽光輻射相干度分布入手，深入探討太陽光高階統計性質，進一步從多參量調製角度明確湍流強度和懸浮粒子散射及太陽光性質間的關在線上制，最終構建包含環境干擾因素的陽光相干度變化理論模型，並以此為基礎深入研究偏振度分布等精細結構的物理表征；（2）通過與大氣參數測量的同步實驗獲得陽光相干度、大氣偏振模式分布與大氣條件變化之間的定量關係，利用實驗數據分析不斷完善理論模型並為相關套用技術提供參考。
結題摘要
將太陽光能量和其獨有的光學特徵與性質用於能源獲取、導航定位、目標檢測等方面是國際上極為關注的前沿研究。本項目主要針對開展以上套用研究遇到的困難進行系統性理論研究。對部分相干光源模型的遠場受擾衍射進行深入理論探究，編寫了全天散射光的偏振態與偏振度變化的模擬軟體。對矢量場相干性的物理本質進行理論分析。在相干與偏振光學的理論框架下，對準均勻部分相干光的二階矩特性在湍流介質中的變化進行仿真實驗。在精細光學調控方向，對近場隱失波通過多種散射介質的光譜空間分布進行了深入研究。在一階波恩近似的有效性範圍內，我們研究了橢圓粒子上的偏振平面波散射的近區消逝波特性。得到了近區散射漸逝波的三維電磁場的積分表達式，並分別給出了散射強度分布對入射波偏振度和粒子散射勢分布的依賴關係。來自粒子的散射強度呈現集中在中心散射區域周圍的聚焦分布，然而由圓偏振波產生的散射強度對於不同的散射角度顯示出平滑的分布。當粒子的邊界物理性質變化或有效半徑增加時，近場散射強度也會增強。此外，通過數值仿真實驗驗證了零階貝塞爾光束照射下近場散射光光譜偏移和光譜開關對散射體有效寬度的依賴性。 結果表明，在縱向傳播方向上不會出現散射場的光譜偏移。當介質的有效寬度與光束的中心波長相當時，散射光場的光譜輪廓失去高斯分布，甚至接近藍移，因為徑向參考點離中心原點足夠遠。這些結果對於近場區域的雷射捕獲亞波長級的微小粒子有著重要意義。此外，利用基於逐次散射原理的大氣輻射傳輸算法，研究了太陽光在潔淨海水表面反射耀光的偏振度傳輸性質，並期望使用電磁場傳輸模型精確描述反射太陽光場相干偏振性的精確演化特徵，提升偏振遙感器的在軌偏振定標精度與可靠性。
