张 磊,杨鹏翎,赵海川,王 平,闫 燕

(激光与物质相互作用国家重点实验室,西安710024;西北核技术研究所, 西安710024)

激光防护技术是研制激光测量设备的关键技术之一，防护材料表面反射特性的好坏对激光的防护能力有着重要的影响。固体材料表面的散射特性与物质种类、激光辐照波长、入射角度、表面温度及表面状况等多种因素有关[1-2]，通常，不易获取某一特定条件下材料表面反射特性的数据。国内外针对表面辐射特性提出了多种计算和测量方法，主要包括有限时域差分、严格耦合波算法、几何光学近似法以及实验测量方法等。双向反射分布函数(bidirectional reflectance distribution function, BRDF)能够准确表征出表面反射能量的空间分布特征，是计算表面反射特性的最基本参数，对于非透明固体材料表面，通过BRDF可求得相应条件下的表面吸收率和反射率等表面辐射特性数据[3-4]。Renhorn等建立了粗糙表面BRDF模型，在确定粗糙表面的表面参数后,能在一定范围内较准确地描述BRDF数据[5]。帅永等通过实验方法对微粗糙硬铝表面的散射特性进行了测量，结果显示，在长波入射及大角度入射时，可观测到后向反射增强效应[6]。目前，基于光学常数对材料粗糙表面BRDF的研究还鲜有报道。本文基于几何光学近似，对常用的两种激光防护材料铜和铝粗糙表面的BRDF进行数值模拟及实验测量，分析了不同入射角度以及不同表面粗糙度对表面BRDF的影响。

1 粗糙表面BRDF实验设计

1.1 粗糙表面BRDF理论

20世纪70年代，Nicodemus提出了BRDF的精确概念，并用来描述物体的各向异性[7-8]。……