隨機(jī)粗糙面光散射的后向增強效應(yīng)研究.pdf

1、后向增強現(xiàn)象是粗糙面電磁散射中非常重要的特性，它是指非相干散射分量在后向散射方向上出現(xiàn)峰值的現(xiàn)象，后向增強現(xiàn)象蘊含目標(biāo)以及背景方面的很多信息，在微波，紅外以及可見光遙感和雷達(dá)目標(biāo)探測領(lǐng)域均有著重要的應(yīng)用。由于光頻段金屬的介電特性呈現(xiàn)特殊性質(zhì)，即相對介電常數(shù)為復(fù)數(shù)，且實部為負(fù)，實部的絕對值遠(yuǎn)大于虛部，因此研究光波段金屬粗糙面的散射特性有著重要意義。本文主要圍繞大粗糙度粗糙面和微粗糙金屬粗糙面光散射的后向增強效應(yīng)展開討論。
　　本文首

2、先介紹了適用于大粗糙度粗糙面電磁散射的二階基爾霍夫近似理論，并給出了考慮遮蔽效應(yīng)的一階、二階基爾霍夫近似下非相干散射的散射截面表達(dá)式，分別計算和比較了光波段下金屬粗糙面和介質(zhì)粗糙面的非相干散射散射截面的角分布。論證了大粗糙度粗糙面光散射的后向增強效應(yīng)是由于電磁波在粗糙面之間的多次散射造成的。
　　本文重點研究微粗糙金屬粗糙面光散射的后向增強效應(yīng)。首先，論述了微粗糙金屬粗糙面光散射后向增強效應(yīng)的物理機(jī)制——表面等離子體激元(SPPs

3、)機(jī)制，并給出了SPPs的色散關(guān)系。利用退化的瑞利方程和微擾方法分別計算了光波段下一維高斯譜、矩形譜金屬粗糙面和二維高斯譜、圓柱譜金屬粗糙面的非相干散射的平均微分反射系數(shù)的角分布。計算結(jié)果表明只有當(dāng)入射光是TM極化時一維微粗糙金屬表面才會激發(fā) SPPs，造成非相干散射平均微分反射系數(shù)的后向增強，而光入射到二維微粗糙金屬表面時，四種極化方式都會出現(xiàn)不同程度的后向增強。同時分析了入射角、粗糙面粗糙度和粗糙面介電常數(shù)等對后向增強的影響。