各向异性的非相干矢量光束的传播特性

利用坡印亭矢量,研究了相干性为各向异性的非相干矢量光束在自由空间的传输特性,得到了光束横截面上能量分布及演化,导出了角偏振光束中心出现能量峰值的条件,详细分析了相干性对偶极子光束能量旁瓣的影响,并发现各向异性的偶极子光束具有三种不同的演化形式,得到了具体判据.     

非偏振贝塞尔高斯光束的球散射

无衍射光束球散射性质的研究目前一般采用贝塞尔光束,但是贝塞尔光束在物理上是不可实现的。贝塞尔高斯光束作为近似无衍射光束,是亥姆霍兹方程在傍轴条件下的解,并且可以用激光振荡器直接产生,但其光束宽是有限的。应用傅里叶变换,平面波谱展开和球面矢量波函数展开法,推导了非偏振贝塞尔高斯光束的球散射远场的无量纲散射函数。通过数值模拟,对非偏振的贝塞尔高斯光束与贝塞尔光束,高斯光束的球散射远场进行了比较,比较发现:当球散射体偏离光轴时,非偏振贝塞尔高斯光束跟贝塞尔光束散射远场的差异主要是散射强度的差异,但是散射极点所在的方向基本保持不变;贝塞尔高斯光束和贝塞尔光束的散射在光束圆锥角方向上比较显著,但高斯光束的前向散射比较显著。     

基于递归T矩阵的离散随机散射体散射特性研究

本文根据电磁场矢量球波函数多极点展开原理及矢量叠加定理提出了递归T矩阵算法的矢量形式,并且基于矢量递归T矩阵算法建立了多散射球模拟离散随机散射体散射的三维电磁散射模型.通过计算不同尺寸、随机分布散射球的散射以及分析散射球间的高阶散射效应,结果表明:矢量递归T矩阵算法具有很高的计算精度,算法中包含多散射体间的高阶散射效应,因此能够精确计算多散射体总的散射效应.本文所建模型可应用于土壤湿度探测工程中评估地表下掩埋离散随机散射体散射对雷达回波信号产生的影响.     

各向异性圆锥体的平面光波散射特性

基于通用的矢量电位和标量电位与介电常数张量无关的原理,由激发的电偶极子与位函数的关系得到了任意各向异性目标散射场的表达式。得到了通用的介电常数张量的变换关系,具体地给出了介电常数张量在球坐标系中的表达式,将目标的内外电场展为级数,得到了各向异性晶体圆锥体一级散射场的解析表达式。理论结果与文献一致,验证了算法的正确性。在光波波长与粒子尺寸相近的情况下,对所得结果进行了仿真,表明各向异性圆锥体的散射具有偶极辐射的特点。所得结果简单、通用,为研究形状更为复杂的各向异性目标、纳米粒子等的光散射研究提供了理论基础。     

均匀各向异性介质球散射的解析研究

将均匀各向异性介质重构为电学上的无耗各向同性介质,得到了重构目标的散射截面;进而得到了主坐标系中无耗各向异性介质球的散射截面,将介质退化到各向同性介质时,各向异性介质球的散射截面与Mie理论完全一致,验证了所得结果的正确性;仿真结果表明:散射截面正比于目标介电常数张量的元素且随入射方向的变化而变化;所得结果为复杂形体各向异性介质目标的散射评判提供了理论基础。     

高阶邦加球上柱矢量光束的变换

本文从理论和实验上系统研究了利用半波片实现高阶邦加球上柱矢量光束变换的方法.通过琼斯矩阵的方法理论分析得出变换前后柱矢量光束在高阶邦加球上两个对应点的纬度相反,经度随半波片的光轴方向角的不同而改变.最后,基于空间光调制器搭建了一套柱矢量光束产生及其变换系统,实验结果证明了这种方法的可行性.     

双光束入射下掺杂KNSBN晶体的各向异性锥形衍射

利用掺杂ＫＮＳＢＮ晶体，报道了两束异常偏振光所引起的各向异性锥形衍射现象。首次观察到一种由三个衍射光锥所组成的各向异性衍射图样，并且提出了由入射光和满足相位匹配条件的前向散射光所参与的光折变四波混频机制。对双光束对称入射这种特殊实验配置情形，给出了衍射光锥的锥角随入射角的变化关系式，理论分析和实验结果符合得很好。     

磁化冷等离子体球的太赫兹散射特性

基于位函数的引入与介质参量无关,将各向异性目标内外的电场展为级数形式,得到了任意各向异性目标n阶散射场、目标内场的递推表达式,给出了介电常量张量的变换关系,在平面波任意入射的条件下,并给出了传播单位矢量与极化单位矢量的一般关系.以磁化冷等离子体为例,给出了一阶散射场的具体表达式,并对二阶散射场引起的误差进行了评估.在THz波段和光波段,对所得结果进行了部分仿真.结果表明:微分散射对电波频率和极化状态等因素的影响较为敏感,介电常量张量的非对角元素对散射的影响不大,当波长与目标尺寸一定时,仿真结果不仅适用于THz波段,对其它波段也成立.     

任意方位双球粒子体系散射极化特征与单个球的比较

本文用T矩阵与场方程叠加相结合的方法，系统研究任意方位双球粒子体系散射矩阵各元素随两球球心的间距变化规律。 详细推导了双球粒子体系T矩阵的具体形式，并将T矩阵所求得的散射矩阵与单个球的情况作了比较。数值计算表明，球心间间距的增加对该体系的散射矩阵影响不大，得出任意方位即对方位求平均的情况下，双球粒子体系的散射矩阵与体系中有较大尺寸参数的单球相似的结论.     

导电平板上任意缝隙填充各向异性介质时TM波散射和传输特性分析

简单介绍了用于分析任意口径问题的通用频域方法——广义网络原理,并利用边界积分法和广义网络原理分析导电平板上任意缝隙填充各向异性介质时TM波的散射及传输特性.由于缝隙填充各向异性介质的情形尚未见公开文献报道,作为验证,将本方法退化计算各向同性介质填充时缝隙的散射和传输特性,并与文献结果进行比较.最后,给出了缝隙填充各向异性介质时的算例.     

各向异性准均匀介质三维散射场相干特性研究

基于电磁波的散射理论,研究了电磁平面波入射到准均匀各向异性介质的散射远场相干特性,得到了各向异性准均匀介质三维散射远场的光谱密度和光谱相干度的表达式.仿真结果表明,在各向异性准均匀介质散射势的每一个分量都是高斯相关的情况下,各向异性介质的光谱密度近似为对应的各向同性介质的光谱密度的平均,但是每个分量的权重不同,而且该权...     

任意阶球谐函数法求解辐射传输问题的误差分析

针对各向异性散射介质内的红外辐射传输开展数值方法研究.应用球谐函数展开推导了一维吸收、发射、散射性灰介质的辐射传输近似方程组,采用差分方法结合三对角矩阵解法建立了任意阶辐射传输近似方程数值解法.并通过计算算例验证了高阶PN方法的数值无关性问题.计算结果表明,高阶球谐函数数值解与理论解吻合得很好,同时计算验证了不同展开阶...     

介质球的各向异性瑞利散射

基于电磁场的多尺度理论,研究了各向异性介质球内、外电场的规律,导出了各向异性目标散射场的表达式,得到了各向异性介质目标散射振幅、散射截面等的解析表达式,并对其正确性进行了检验.仿真结果表明:各向异性介质球的散射具有偶极辐射的特点,介电常量越大,产生的偶极矩也愈大,散射也越强.其结果可为各向异性目标监测、各向异性光散射研究等提供理论支持.     

Compton散射下等离子体球太赫兹散射特性

为了研究Compton散射对等离子体球太赫兹(THz)散射特性的影响,将多光子非线性Compton散射模型引入到该研究中,提出了将Compton散射作为影响等离子体球太赫兹散射的重要因素,给出了各向异性等离子体球散射场修正方程及介电常数张量、观测方位、极化状态等因素对THz波散射的影响,并进行了仿真实验。结果表明:微分散射截面随THz波频率变化近乎呈准谐振规律变化,较散射前增大了0.001;微分散射截面随观测方位和极化状态的变化较散射前增大了0.002。     

离轴多层球对高斯波束的光散射

根据广义米氏理论，将入射的高斯波束按矢量球谐函数展开，获得了波束因子（展开系数）ｇｍｎ，ＴＭ和ｇｍｎ，ＴＥ的一般表达式。应用ｇｍｎ的局域近结果和散射系数ａｎｍ和ｂｎｍ的迭代公式与算法，研究了多层有耗介质球的光散射。讨论了波束宽度与球形粒子的尺寸和位置对散射系数和散射强度角分布的影响。     

光擦除双光束耦合的阈值开关特性

基于光擦除折射率光栅和双光束耦合构成了一种新型的非线性光学器件.用带导模型和耦合波方程建立了理论公式.用KNSBN单晶和Ar~+激光进行了实验演示.理论和实验都表明该器件具有明显的阈值开关特性.     

无限长非均匀圆柱对任意入射平面波的散射特性

基于无限长非均匀介质圆柱对斜入射平面波散射场公式推导,研究发现当入射角为90°时,斜入射散射公式可以简化为垂直入射的散射公式,所用的算法也可以统一.并用已有算法模拟了无限长非均匀柱粒子对任意入射平面波散射场的强度分布,并且与已有文献结果进行比较,验证了上述结论的正确性.     

调制散射光束的振幅实现聚焦

光束通过生物组织白色涂料等散射介质后将发生散射,实现对散射光束进行整形和控制具有重要的意义。使用振幅调制实时反馈的方法,对入射到散射样品的相干光的振幅进行预调整,探测器实时读取散射光斑数据作为反馈依据,以此调制空间光调制器上的对应区域,进一步补偿由散射介质引起的振幅失调。实验结果表明,目标位置光强得到显著增加,其能量平均值是调制前散射区域能量平均值的11倍。     

椭圆柱体对任意入射极化的电磁波的散射

基于电磁场的多尺度变换理论,得到了以导体椭圆柱为例的电磁波任意极化,任意垂直入射到目标上的散射场的解析式.将所得结果应用于计算圆柱目标的散射场,结果与文献完全一致.对椭圆柱体的散射宽度随入射波方位角,电磁波频率以及目标尺寸的变化进行了仿真.结果表明,在垂直于电磁波的方向上观测时,椭圆柱的垂直尺寸对散射有较大的影响,电磁波水平极化时散射最强.所用算法适用于介质椭圆柱等目标的散射特性研究,所得结果为目标尺寸、形状遥感电磁测量等实际应用提供了理论依据.     

复杂媒质散射特性的FETI分析

在分析复杂媒质的电磁场散射特性时,引入有限元撕裂对接法,对包含复杂媒质在内的整个计算空间做区域分解,通过合理的代数运算,将一个三维问题转化为二维问题进行求解,减小计算的复杂度.使用Krylov求解器,避免在形成交界面系统方程时,系数矩阵中的求逆运算.两个算例结果表明有限元撕裂对接法在分析复杂媒质散射特性时的正确性和有效性.