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蒙特卡罗方法模拟多层离散随机介质对偏振激光雷达的多次散射
  • ISSN号:0258-7025
  • 期刊名称:中国激光
  • 时间:2015
  • 页码:1213001-1-7
  • 分类:O436[机械工程—光学工程;理学—光学;理学—物理]
  • 作者机构:山东理工大学电气与电子工程学院,山东淄博255049
  • 相关基金:国家自然科学基金(61205191)、山东省自然科学基金(ZR2013FL023)
  • 相关项目:海洋背景下气溶胶的偏振光散射与遥感技术研究
中文摘要:

利用蒙特卡罗方法模拟了多层离散随机介质对激光的偏振多次散射,结合激光雷达的特点,给出了半解析蒙特卡罗模拟方法的具体模拟步骤,考虑了光子在随机游走时,跨越分界层时引起的自由程调整,根据Mie散射相函数对不同介质层进行了散射方向抽样,利用该方法计算了双层和三层水云的雷达多次散射去极化率随穿透深度的变化。从计算结果可以看出,随着穿透深度的增加,雷达去极化率增强,激光在从一种介质入射到另一种介质时,其去极化率增加的速度不同,分析了粒子有效半径、单次散射相函数以及消光系数对雷达去极化率的影响。该方法可以应用于偏振激光雷达对非各向同性云层或气溶胶微物理和光学特性的遥感反演。

英文摘要:

The polarized multiple scattering of multi-layer discrete random media by laser is simulated by the Monte Carlo method. The simulation steps of a fast semi-analytic Monte Carlo method are given based on the properties of the polarization lidar. The free path adjustment is considered when the photon crosses the interface of different media. The scattering angles for different media layers are sampled based on the Mie theory. The relationship between lidar depolarization ratio and the penetration depth of two-layer and three-layer water clouds is studied. The results show that the depolarization ratio increases with the depth of penetration, and the increasing speed of depolarization ratio is also different when laser is incident from one medium to another medium. The influence of effective size, single scattering phase function, extinction on the lidar depolarization is analyzed. The method can be used to retrieve the microphysical and optical characteristics of inhomogeneous clouds or aerosols with the polarization lidar.

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期刊信息
  • 《中国激光》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国光学学会 中国科学院上海光学精密机械研究所
  • 主编:周炳琨
  • 地址:上海市嘉定区清河路390号
  • 邮编:201800
  • 邮箱:cjl@siom.ac.cn
  • 电话:021-69917051
  • 国际标准刊号:ISSN:0258-7025
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1339/TN
  • 邮发代号:4-201
  • 获奖情况:
  • 中国自然科学核心期刊,物理学类核心期刊,无线电子学·电信技术类核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:26849