舰船在航行时会由于螺旋桨等机械结构与水体产生相互作用,使大量空气被卷入水中从而在船体的尾部产生一条绵延上千米的气泡尾流带。气泡的存在会使尾流区域海水介质的均匀性遭到破坏,从而使光波在尾流区域中传输时会发生散射现象。不同于大气泡,尾流中的微小气泡能在海水中存活很久,利用这些微小气泡对光波的散射特性能够实现尾流的远距离探测与识别。本文基于光散射研究尾流气泡的探测方法。首先基于Mie散射理论研究了水中单个气泡的散射光强分布特性,并通过消光系数、散射系数、吸收系数等分析了水中气泡对入射光能量的衰减机制。针对直径为0.5～100μm的气泡散射光强分布特性的计算结果表明,气泡的散射光能量主要集中于前向,并且气泡直径越大,散射光越集中于前向。此外还研究了气泡的尺寸大小对消光系数和散射系数的影响。在对单气泡研究的基础上,进一步讨论了在满足不相关散射的条件下气泡群的散射特性。其次在气泡Mie散射理论研究的基础上,研究了基于小角前向散射法测量气泡群粒径分布的方法。分别利用鲸鱼优化算法和Chahine迭代算法对气泡群的前向散射光强信号进行求解,实现了气泡群粒径分布的重建,并采用Tikhonov正则化思想构建了正则化的目标函数和线性方程提高了算法的稳定性和抗噪性。此外研究了基于Lambert-Beer定律的气泡数密度测量方法,研究结果表明入射光的衰减程度与气泡数密度和气泡大小有关。最后建立了尾流气泡前向散射光探测系统,实验测量了模拟尾流气泡的粒径分布。在此基础上,基于Lambert-Beer定律,通过测量气泡群的透射光功率研究了气泡数密度随时间的衰减特性,测量的结果表明气泡数密度随时间的衰减先快后慢。