目标散射的理论基础和实验探究在目标识别方面取得了很大进步,在目标识别、水下探测、医学诊断、环境检测等领域有广泛的应用。目标反射偏振特性对测量系统有重要的影响,由于信噪比较低,容易受背景光源的干扰。为了克服这一问题,基于偏振光的激光雷达和激光测距体制应运而生。但是偏振光在目标表面反射过程中,会产生一定的退偏,导致偏振度降低。不同表面特性的目标,退偏特性各异,影响了系统的应用,因此开展窄脉冲激光在粗糙表面反射的偏振特性研究,是偏振激光雷达和激光测距领域发展亟待解决的关键问题之一。针对粗糙表面纳秒脉冲偏振激光散射退偏特性问题,论文开展了以下工作:在理论方面,分析了偏振光的概念和偏振态的表征形式,描述了粗糙面的几何判断和粗糙表面的特征。分析了粗糙面对光的散射产生退偏特性的影响,推导了斯托克斯参量与偏振光相结合的计算表达式。根据粗糙表面程度等级划分,数值计算了不同粗糙度表面的光场分布。对偏振光照射到粗糙面上的入射角度对散射光偏振角、退偏度和粗糙度之间的关系进行了讨论。研究发现,粗糙目标表面上的粗糙度越高,得到散射光的退偏度越强。当目标表面极粗糙时,退偏度在达到一定角度时下降的趋势越明显,退偏作用显著。并且随着入射角度的增大,散射光的偏振角在逐渐上升。在实验方面,针对粗糙表面光散射退偏特性的测试问题,根据斯托克斯矢量法,完善了实验测试方案,建立了短脉冲偏振激光实时偏振测试系统。以不同型号的砂纸为典型研究对象,测试分析了1064nm窄脉冲偏振激光照射下,60目、100目、180目、600目、2000目砂纸反射的偏振特性。得到不同入射角度条件下,窄脉冲偏振激光散射的退偏度和偏振角特性。本文研究发现,由于砂纸粗糙度的增大,表面颗粒间的斜率也变大,因此散射光在目标表面上产生多次散射的机会增多,粗糙度大的目标对偏振光的退偏现象影响较强,退偏特性更明显。偏振角随着入射角度的增大而增大,在入射角为-40度光照射到表面颗粒上,发生二次散射甚至多次散射时,与砂纸颗粒发生了相互作用,衰减了散射光的强度,验证了理论分析的正确性。