[发明专利]一种偏振光在火星沙尘暴中传输的蒙特卡洛计算方法

权利要求书

1.一种偏振光在火星沙尘暴中传输的蒙特卡洛计算方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1，在仿真过程中，确定入射光初始状态；

步骤2，确定进入介质的光子每碰撞一次光子的位置；

步骤3，确定散射角α、方位角β；

步骤4，光子散射追踪及偏振态处理；

步骤5，根据终止条件终止光子的追踪及确认总的偏振光的状态。

2.根据权利要求1所述的一种偏振光在火星沙尘暴中传输的蒙特卡洛计算方法，其特征在于，步骤1中，入射光初始状态包括光子的初始位置坐标(x,y,z)，运动方向坐标、偏振态权重和Stokes矢量参数确定偏振态。

3.根据权利要求2所述的一种偏振光在火星沙尘暴中传输的蒙特卡洛计算方法，其特征在于，步骤2的具体实施方式如下：

确定好光子初始位置，将偏振光入射，每碰撞一次光子位置的移动公式如下：

其中，x',y',z'为未碰撞之前光子位置的坐标值，μ_x,μ_y,μ_z分别表示x、y、z方向上的角余弦，L为移动步长，由L＝-ln(ξ)/μ_t来确定，其中，ξ是平均分布在0到1之间的随机数，μ_t＝μ_s+μ_a为粒子的平均衰减系数，μ_s、μ_a分别表示粒子群平均散射、吸收系数。

4.根据权利要求3所述的一种偏振光在火星沙尘暴中传输的蒙特卡洛计算方法，其特征在于，步骤3的具体实施方式如下：

步骤3.1，假设入射波的Stokes矢量为S₀＝[I₀,Q₀,U₀,V₀]'，那么其相函数为：

p(α,β)＝m₁₁(α)I₀+m₁₂(α)[Q₀cos(2β)+U₀sin(2β)] (2)

式中，α为散射角；β为方位角；I₀为入射波总光强；Q₀为入射波的x和y两个方向光强的相差值；U₀为±45°线偏振光分量；参数m₁₁(α)和m₁₂(α)为Mueller矩阵的两个元素，当散射体为各向同性的球时，散射矩阵可以化简为：

m₁₁(α)，m₁₂(α)，m₃₄(α)，m₃₃(α)可以由散射振幅S₁和S₂得到；

S₁和S₂由Mie理论得到，其大小与光子半径和光子复折射率有关；由上式(2)得，线偏振光由于是非轴对称的，线偏振光的相函数与α和β都有关联，圆偏振光因为其轴对称性，相函数仅与α有关；

步骤3.2对于产生非均匀分布的随机变量，这里使用“舍选抽样”法，对式(2)中的两个随机变量，先均匀抽样α_r、β_r、P_r，而α_r、β_r、P_r为第r时刻抽样的散射角、方位角和相函数，其对应的取值区间分别为(0,π)、(0,2π)和(0,1)；然后进行判断，如果P_r≤P(α_r,β_r)，则选取成功，进入下一步，否则重新选取。