在现代海战中精确制导鱼雷是一种非常重要的武器设备,但随着反制导技术的不断发展目前经常使用的基于声纳和微波制导的鱼雷在海战中的威力在不断减小,因此就非常有必要发展一种新型的鱼雷制导方案。基于此,利用舰船尾流的光散射效应的光尾流制导鱼雷以其自身优势被学者们认为是最可能适应现代海战需求的精确鱼雷制导模式。船舰的尾流主要由海水中大量运动的气泡组成,并且这些运动的气泡决定了尾流气泡的散射特性,另外偏振特性也是散射光的一个重要特性并且偏振光和自然光相比较,既可以提供光强的信息,也可以包含如偏振方向在内的其它有价值信息,因此对水中气泡的散射光偏振性的研究可以更深刻的了解船舰尾流的的相关特性。基于此,本文系统地研究了水中气泡散射光的偏振特性,主要研究内容和结论如下：首先,结合Mie散射理论,通过对不同偏振态入射光单个气泡和气泡幕的散射相位函数的数值计算和分析,给出了单个气泡和气泡幕散射光强度随散射角、极化角的三维分布图,得出了不同极化角偏振入射光的船舰尾流散射相位函数随散射角分布趋势基本相似和气泡幕的散射光能量在散射角80°～140°之间时不同偏振态的入射光其散射光的强度存在明显差异的结论。其次,利用单散射模型结合Mie散射理论,通过采用Stokes-Mueller形式推导出光波垂直入射到尾流气泡幕时前向单散射穆勒矩阵的解析表达式。利用该表达式详细分析了气泡幕前向单次散射Mueller矩阵元素的二维空间分布模式、矩阵元素与气泡数密度和气泡半径之间的关系。得到了一些有意义的结论：气泡幕前向散射穆勒矩阵元M11和M44无方位变化,随方位角的变化有方位变化的矩阵元成正弦振荡分布,随极径增大各穆勒矩阵元的数值指数衰减；随着气泡半径的增大穆勒矩阵元M11和M44而的数值不断增大,随着气泡半径增大随方位角振荡分布的穆勒矩阵元振幅增大；在气泡数密度为108/m3附近矩阵元有极大值存在,并且各穆勒矩阵矩阵元随气泡数密度变化特征在极值点两侧相反；当气泡半径和数密度变化时,穆勒矩阵元M12,M13既可以反映出强度的大小,也可以提供位相反转的信息。最后,通过偏振光传输的Monte Carlo模拟仿真计算了气泡幕的前向散射光的斯托克斯矢量并研究了线偏振光及圆偏振光入射时气泡幕前向散射光的偏振特性。研究发现：对于不同的入射偏振态气泡幕的前向散射光的偏振度的二维空间分布有明显的方位选择性,随距离入射点的距离增加偏振度数值减小；线偏振光及圆偏振光散射后的散射光都是部分椭圆偏振光,椭圆的旋向随着线偏振光的方位角和圆偏光的旋向的变化而变化；对不同的尾流气泡散射系数偏振度随着散射系数增加而减小,在同一散射系数下圆偏振光的偏振度总是高于线偏振光。
