随着海洋中人类的社会活动增加,造成海洋大气环境复杂多变,光在大气环境中传输时,与介质发生多次散射使光的传输距离变短、接收信息困难,这些对海上交通运输、信号获取以及军事活动都产生了很大的影响。以往的研究都只考虑单一介质对偏振光传输的影响,本文针对这一问题建立多层海雾环境下的模拟系统,并将仿真数据和测试数据进行对比,分析多层海雾环境下偏振光的传输特性及衰减规律,为海洋环境中偏振光传输特性研究提供了重要依据。主要研究内容如下:首先,针对多层海雾环境下偏振光子传输过程的复杂性,采用基于矢量蒙特卡洛法来模拟偏振光子的传输过程,从而得到偏振态的变化规律,模拟多层海雾环境包括盐雾层、水雾层以及大气分子层。针对矢量辐射传输方程的求解问题,采用倍加累加法对多层海雾介质粒子的散射特性进行分析,进而得到不同的散射和透射规律,最终得到多层海雾的辐射性质以及最佳偏振度和方位角。其次,在仿真建模的基础上,设计并搭建了半实物室内多层海雾环境模拟系统,通过改变介质浓度、激光波长、偏振态以及相对湿度等参数开展偏振传输测试研究。最后,将仿真与实测数据通过对比分析,来验证仿真和测试结果的一致性。通过仿真建模与测试研究分析可知,多层海雾环境中随着光学厚度和相对湿度的增加,盐晶粒子的吸湿能力增强,此外,盐晶外的水膜会逐渐增厚,使得粒子半径变大、粒子间距变小、散射次数明显增加,因此可知,介质浓度高的海雾,对偏振度的影响更大。由于圆偏振光具有记忆效应,故圆偏振光在散射介质较多的环境中发生散射时保持偏振特性的能力较好,且明显优于线偏振光。同时,由于偏振光的散射系数与波长成反比,波长越长,散射系数越小,因此,波长较长的偏振光保偏能力要优于波长较短的偏振光。