0112005-1研究论文第43卷第1期/2023年1月/光学学报基于Mueller矩阵的目标偏振特性分析杨志勇，张志伟*，蔡伟，李顺火箭军工程大学兵器发射理论与技术国家重点学科实验室，陕西西安710025摘要目标Mueller矩阵反映了光波在传播过程中偏振态的变化，其包含与目标自身有关的起偏、退偏等偏振特性。为进一步研究目标Mueller矩阵特性，通过将光波传播过程转化为相关半正定二次型函数实现偏振态变化线性运算的方法，定义目标净退偏特性和可以综合评价目标起偏特性和退偏特性的偏振度PΔ，并证明了其在偏振探测目标识别和偏振特性分析中的有效性。最后利用实验测量了不同入射角、粗糙度铝板的Mueller矩阵，通过定义粗糙度对目标偏振特性的影响因子Q和目标偏振特性随入射角变化的稳定性S，分析了入射角和粗糙度对目标Mueller矩阵特性的影响。关键词测量；Mueller矩阵；偏振探测；偏振特性；粗糙度；入射角中图分类号O436.3文献标志码ADOI：10.3788/AOS2210041引言麦克斯韦电磁理论证明光波是一种电磁波，而且是横波，具有偏振特性。偏振光经过目标表面反射、散射后会携带与目标粗糙度、介电常数、表面结构等相关的信息。Mueller矩阵可以很好地描述目标对光波偏振态的影响，如相位延迟、偏振参数、退偏指数等偏振特性［1-3］。1929年，Soleillet［4］提出将Stokes矢量与一个4×4的矩阵联系起来，用以表征光学系统对入射光偏振态的影响。1948年，Mueller［5］在此基础上，提出了Mueller矩阵M并建立了Stokes-Mueller（S-M）体系，该体系包含完全偏振光的描述方法、偏振光Stokes矢量和Mueller矩阵作用的数学变换法。1985年，Bickel等［6］设计出旋转式测量装置，通过调节偏振片和1/4波片的角度，获得16个测量结果，从而解算出目标Mueller矩阵。Espinosa-Luna等［7-9］设计出主动式Mueller矩阵测量装置，稳定的激光光束经起偏（PSG）系统照射至目标表面上，通过检偏系统（PSA）并利用CCD测得的出射光强度计算出目标Mueller矩阵并提出了目标标量形式的退偏指数。国内对目标Mueller矩阵的研究起步较晚，但也取得了一些成果。2006年，胡锐等［10］利用消偏振分光棱镜设计了一套测量浑浊介质后向漫散射的Mueller矩阵系统。2012年，王燕涛［11］将目标Mueller矩阵简化成标量指数，并将其分解成表征目标偏振特性的子矩阵。2017年，张海越［12］通过采用Mueller矩阵测量得到的目标光学常数值来区分不同材料，推导出路径积分矩阵并分解出退偏系数以反映目标退偏程度。2018...
