辐射耦合效应对目标红外偏振特性的影响

作者：宿德志; 刘亮^*; 吴世永; 张纪磊; 王坤; 刘陵顺

来源：中国光学(中英文), 2023, 16(02): 318-328.

• 红外辐射
• 线偏振度
• 偏振双向反射分布函数
• 辐射耦合效应

红外偏振成像技术具有探测距离远，目标识别率高等多种优势，但在复杂环境下目标偏振特性易受背景辐射影响，使得红外偏振设备的探测能力大幅降低。本文基于偏振双向反射分布函数，综合考虑目标和背景间的辐射耦合效应，建立了目标偏振度计算模型。对比研究了有强辐射背板和无强辐射背板两种情况下目标偏振度的变化情况，并针对陆基和机载探测等小角度探测情况，仿真研究了目标和背板的温度、夹角等参数对目标偏振度的影响规律。研究结果表明：目标和背板温度相同时，辐射耦合效应会显著降低目标的偏振度，但不会改变目标偏振度随温度升高而增大的趋势。当目标和背板温度为30℃、40℃和50℃时，目标偏振度的最大值分别为无强辐射背板时的63.7%、44.9%和42.2%。可见温度越高，目标和背板间的辐射耦合效应越强，目标偏振度降低的比例越大。此外，辐射耦合效应的强弱不仅与温度有关，还与目标和背板的夹角有关。随着夹角的增大，目标偏振度先增大后减小，且在夹角约为105°处取得极大值。因此，辐射耦合效应会在一定程度上改变目标偏振度，从而影响红外偏振设备的探测能力。最后，通过搭建的长波红外偏振成像系统，对建立的目标偏振度计算模型进行了实验验证，实验结果与仿真分析结果基本一致。本文研究成果对提升陆基和机载红外偏振设备的探测和识别能力具有一定的指导意义。