随着空间技术的飞速发展,对空间目标的探测和识别变得尤为重要,由于光信号探测最为直接和准确,近年来利用光散射特性进行探测识别的方式也日益受到重视。由于目标表面的偏振散射特性包含的信息非常全面,不仅比强度探测识别的方法具有更高的效率,而且不受温度因素的干扰,因此相比常规的光散射探测技术而言,基于偏振散射探测技术具有更好的适用性,目前已经被广泛地应用在目标识别、生物医学以及偏振遥感和成像等诸多领域[1]。为了研究典型空间材料偏振散射特性的影响因素,本文在查阅大量国内外文献的基础上对典型空间材料的粗糙度和散射角对其Mueller矩阵各个分量的影响进行了系统的研究,具体研究内容和结论如下:首先,本文从偏振光的基本理论出发,研究了表征偏振光的典型方法,分析了表征偏振光学系统的Jones矩阵法和Mueller矩阵法,并比较了两种方法的优缺点,推导了非退偏光学系统中Jones矩阵和Mueller矩阵的关系。Mueller矩阵以光偏振态为基础,不依赖于电磁理论,简单直观,因此本文采用Mueller矩阵描述目标的偏振散射特性。详尽分析了基于Fourier分解法测量目标表面Mueller矩阵的原理,并设计了基于双旋延迟器结构的Mueller矩阵测量系统。通过对自由空间(用空气替代)Mueller矩阵的测量结果对Fourier分解法进行了修正,分析了系统误差对测量结果的影响。其次,本文基于描述目标材料光谱散射特性的微面元模型数值模拟了铝合金板偏振双向反射分布函数的镜反射分量,得到了Mueller矩阵各个分量在笛卡尔直角坐标系下的极值分布情况,分析了Mueller矩阵各个主要分量与散射角之间的关系,得到了各向同性的金属表面的Mueller矩阵各个分量之间的关系,为实验结果提供了理论依据。最后利用Mueller矩阵测量系统测量了入射角45i???,散射角?30,60?r????时抛光、未处理和喷砂的三块表面粗糙度不同的铝合金样片的Mueller矩阵,实验结果验证了微面元法的数值模拟结果,对样片Mueller矩阵各个分量随散射角的变化趋势进行了分析,并探讨了材料粗糙度对材料退偏度的影响。