粗糙表面的反射特性，在民用和军事方面都有着很重要的应用。粗糙表面的反射特性，一般由镜反射模型和漫反射模型来描述，但无论是镜反射或者是漫反射模型，都不能准确完整的表达出粗糙表面反射性质。粗糙表面的反射特性可以用双向反射分布函数(Bidirectional Reflectance Distribution Function, BRDF)和椭偏参数(Ψ，Δ)来表征。BRDF描述了入射光波经过粗糙表面在半球空间引起的能量分布。椭偏参数(Ψ，Δ)中，tanΨ表示的是线偏振光经过粗糙表面后的反射波的p偏振分量振幅和s偏振分量振幅的比值，Δ表示的是由于反射引起的p偏振分量和s偏振分量的相位差。椭偏参数(Ψ，Δ)不仅包含反射光强的信息，还给出了反射波的相位信息。　　本文通过理论与实验相结合的方法研究了表面粗糙度对椭偏参数(Ψ，Δ)的影响。用研磨液将 SiO2样品制备出具有不同粗糙度的表面，通过红外光谱椭偏仪(IR-VASE)测量出了在大角度入射下，不同粗糙度样品的椭偏参数(Ψ，Δ)，然后用严格耦合波分析法(RCWA）模拟了不同粗糙度表面的椭偏参数(Ψ，Δ)。理论模拟和实验测量数据吻合。研究结果表明，在入射波长位于10μm-16μm，椭偏参数(Ψ，Δ)都随着表面粗糙度的增加而增加；波长小于10μm以下的波段，Δ随着表面粗糙度的增加而降低。　　同时，本文通过数值模拟和实验测量研究了粗糙表面反射特性对于发动机排气系统尾部光强分布的影响。用蒙特卡洛模拟燃烧室内光子的传输过程，并将实验测量得到的粗糙表面的BRDF，写成累计分布函数，作为蒙特卡洛法模拟光子被粗糙表面反射时抽样的依据，从而模拟得到排气系统尾部的光强分布。实验过程中，通过 BRDF实验台，在装置内设置不同粗糙度的砂纸，模拟不同的粗糙表面，获得在出口表面半球空间所形成的光强分布，分析了不同粗糙表面对于光强分布的影响。研究结果表明，随着样品表面粗糙度的增加，所测得的相对辐射强度的峰值会向着反射角θ增大的方向移动。