海洋与大气光学传递函数：辐射场关系新方法

本文探讨了海洋与大气光学传递函数（OTF）与自然光辐射场之间的密切关系，这是海洋光学领域中的核心课题。作者基于海洋辐射传递的变换模型，深入研究了海水光学传递函数如何影响海中自然光场的辐亮度分布，这是一种关键的海洋光学参数，对于激光传输、海洋激光雷达以及水中图像传输等应用具有重要意义。 早期的研究者如Du'sley试图利用传统的海洋光学参数，如吸收系数、体散射函数和准直光衰减系数来理解短路径的水中图像传输，但这面临测量体散射函数β，特别是小角度散射的挑战。尽管有研究人员采用复杂的蒙特卡罗方法处理长路径的图像传输问题，但实测方法尚未成熟，且计算成本高且难以精确对准。 1975年开始，实测海水光学传递函数的方法得到了发展，如使用蓝-绿激光器和接收系统，但这些设备昂贵且在长距离传输时对准精度要求高。随后，1979年提出使用点光源来测量点扩展函数（PSF），虽然简化了对准问题，但对光源功率需求大，光强衰减快，导致光源效率不高。 本文的主要贡献在于：首先，它提供了海水光学传递函数与海中自然光辐射场（即辐亮度分布）的定量关系，这对于理解和预测海洋光学现象至关重要。其次，作者分析了随着深度增加，海中辐射场的角频率谱变化，这对于了解海洋光学特性随深度的变化有着重要价值。最后，文章提出了无需使用人造光源的新方法来估算深层海洋的辐射场分布，这意味着可以更便捷地通过光度计测量不同海区的辐射场，进而获得准确的海水光学传递函数。 长久以来，由于自然光辐射场的复杂性，海洋光学研究往往回避探讨两者之间的定量关系。然而，一旦这一难题被解决，将极大地推动海洋光学领域的实际应用，如环境监测、海洋资源评估和军事侦察等。因此，这项工作对于推动海洋光学技术的发展具有重大意义。