多层球对高斯波束的散射

本文根据广义米氏理论，将入射高斯波束用矢量球谐函数展开，研究多层介质球的电磁（光）散射，提出波束因子ｇｎ的改进算法以及散射系数ａｎ和ｂｎ的迭代公式和算法，并进行了数值计算与讨论。     

在轴零阶贝塞尔波束对手征介质球的散射特性分析

贝塞尔波束自产生以来,凭借其无衍射、自修复特性已经获得了越来越多学者的关注。基于广义洛伦兹米理论, 将在轴贝塞尔波束与手征介质球相互作用的入射场及散射场展开为球矢量波函数的表达式。结合球矢量波函数的正交完备性及电磁场的连续性边界条件,推导出了在轴零阶贝塞尔波束对手征介质球电磁散射的解析解。数值模拟了散射强度随散射角的分布,将在轴贝塞尔波束退化为平面波照射手征介质球的散射结果与文献比较,吻合得较好。分析了波束及介质球参数、介质球偏离波束中心位置对散射强度的影响。该理论为手征材料和手征涂覆目标在微波工程及目标隐身中的应用提供了很好的理论应用价值。     

离轴球形粒子对高斯波束的散射

本文根据广义米氏理论，将入射高斯波束用矢量球谐函数展开，研究离轴球形粒子的电磁（光）散射。获得波束因子／ｇ表达式和它的局域近似结果，以及散射系数ａｎ和ｂｎ的计算公式。讨论了波束宽度和粒子离轴位置对散射系数、消光系数、散射强度角分布，以及对粒子的内场和表面场分布的影响     

手征涂覆球对高斯波束的散射

在广义米理论的基础上,通过把入射高斯波束、散射场和内部场用适当的球矢量波函数展开,给出了一种求解手征涂覆球对高斯波束散射的解析方法。待定的展开系数可由从边界条件得到的线性方程组求出。对于波束的区域近似模型,给出了微分散射截面的数值结果。结果表明：与介质涂覆的情况相比,手征涂覆对微分散射截面和散色场的极化特性都产生了较大的影响。     

等离子体球对离轴高斯波束的电磁散射

基于高斯波束波形因子的局域近似解和电磁场的球矢量波函数展开方法,研究了离轴高斯波束入射均匀各向异性磁化等离子体球的电磁散射特性.数值计算了波束参数和粒子参数对雷达散射截面(RCS)随散射角分布的影响.分析了改变波束束腰半径和粒子偏离波束轴距离时,RCS的分布特点.结果表明:前向散射截面与束腰半径的变化成正比关系;束腰半径的变化对RCS随散射角分布有很大影响;球粒子偏离波束轴距离的大小影响RCS极值的位置和角分布特点.     

双球散射和均匀球对相干双波束的散射

利用米(Mie)理论,以及介质分界面处的边界条件和一些特殊函数的变换关系,求解了两个球形介质小粒子对于平面波的散射问题,和单个均匀介质小球对于波束中心通过球心的两相干高斯波束的散射问题.二者均得到了严格的解析解,并整理出易于编程计算的形式.对散射系数的求解,前者采用了待定系数法,后者采用了几何变换法,均降低了计算的复杂程度.     

厄米-高斯波束对各向异性圆柱的散射特性研究

为了研究厄米-高斯波束在各向异性媒质中的散射特性，采用了将各向异性圆柱的散射场和内部场用圆柱矢量波函数展开，应用电磁场边界条件和投影法，提出了一种分析单轴各向异性圆柱对厄米-高斯波束散射特性研究的精确半解析方法; 获得了厄米-高斯波束通过单轴各向异性圆柱的内场以及近场的归一化强度分布图; 对两种不同的厄米高斯波束入射情形做出了分析和对比。结果表明，两种波束在通过圆柱后都有入射波和反射波叠加而成的驻波现象，而TEM₁₀(x′)模式厄米-高斯波束入射后近场强度增强，且有明显的折射现象。该研究结果对厄米-高斯波束的应用具有一定的参考价值。     

椭圆高斯波束中小粒子的一阶散射特性

研究电磁波束的小粒子散射特性在环境监测等领域有着广泛的应用。将电磁波束做级数展开,给出了各项对应电磁波的物理意义及粒子内电场的解析式。以椭圆高斯波束为例,对粒子内电场以及后项与前项电磁波束中粒子内电场的大小的比值随照射距离、频率的变化做了仿真。研究了椭圆高斯波束中小粒子的散射特性,通过仿真分析了波束腰宽和频率对散射特性的影响,验证了算法的有效性。研究表明,波束腰宽可以改善粒子的识别性能,粒子对高阶项的散射场远小于对次阶项的散射场,瑞利粒子内场表达式中坐标的幂次与外场波束表达式中坐标的幂次相同。所提方法简单,为研究电磁波束的粒子散射特性探索了新的途径。     

基于贝塞尔波束的大景深毫米波介质透镜天线设计

提出了基于贝塞尔波束的大景深毫米波介质透镜天线的设计方法.利用轴锥镜生成贝塞尔波束,并根据成像要求分别设计了基于贝塞尔波束的毫米波介质透镜天线和基于高斯波束的毫米波介质透镜天线.在3mm波段进行了仿真测试及分析,仿真结果表明,所设计的基于贝塞尔波束的毫米波介质透镜天线的3dB宽度为3.23mm,景深约为228mm,相较于传统的基于高斯波束的毫米波介质透镜天线,基于贝塞尔波束的毫米波介质透镜天线可实现的景深提升至5倍以上.     

Scattering by a Conducting Infinite Cylinder Illuminated with a Shaped Beam

An analytic solution to the shaped beam scattering by a conducting infinite cylindrical particle is constructed within the framework of the generalized Lorenz-Mie theory (GLMT). The expansion coefficients of the scattered electromagnetic fields are derived by using the boundary conditions. As an example, for a tightly focused Gaussian beam propagating perpendicular to the cylinder axis, the scattering characteristics that obviously demonstrate the three-dimensional nature, as with the case of a dielectric infinite cylinder, are described in detail, and numerical results of the normalized differential scattering cross section are evaluated.     

贝塞耳光束相干产生局域空心光束的实验研究

利用轴棱锥产生的两束贝塞耳光相干实现局域空心光束.基于"相干贝塞耳光产生具有塔尔博特效应的局域空心光束"的理论,数值模拟了两束贝塞耳光干涉后光场沿传输距离变化的光强分布及一个周期内光强的演变和局域空心光束的形成过程.实验中通过两个不同底角的轴棱锥产生两束具有不同径向波矢的贝塞耳光进行相干形成局域空心光束,实验结果与理论分析及数值模拟相吻合.     

加光阑的贝塞尔光束的空间频谱和滤波

计算了加光阑贝塞尔光束的空间频谱．从空间频谱的角度讨论了加光阑贝塞尔光束的传输．得到近似无衍射光束的判据：空间频谱存在非零频主极大且占主要能量的频谱较窄。通过空间滤波可改善光束的传输性质。     

轴棱锥聚焦涡旋光束获得高阶贝塞尔光束

采用轴棱锥聚焦涡旋光束,获得了高阶贝塞尔(Bessel)光束.首先,从理论模拟了涡旋光束经过轴棱锥聚焦后所获得的聚焦光强分布,结果表明,涡旋光束经过轴棱锥聚焦后可获得高阶贝塞尔光束.并且所获得的高阶贝塞尔光束的阶数与涡旋光束的拓扑电荷数相司.进而,从实验获得高阶贝塞尔光束,并且采用不同锥角的轴棱锥对涡旋光束进行聚焦,研...     

均匀圆球对平面波的散射

本文给出均匀圆球对平面波散射的详细推导，散射场系数与散射角函数的递推公式，散射场与各种截面的计算步骤，特例与应用实例。它全面，完整，实用地论述了Ｍｉｅ理论。     

环形障碍物后的无衍射光重建产生局域空心光束

利用Hankel波理论和几何光学原理对无衍射光经环形障碍物的重建过程进行分析,结果表明轴棱锥产生的无衍射光是由从轴棱锥出射的两列Hankel波的叠加而形成的,并用Zemax软件对无衍射光经环形障碍物的过程进行光线仿真,模拟了环形障碍物后的轴上不同位置处的截面光强图,研究了局域空心光尺寸与环形障碍物参数之间的关系。并通过实验进行验证,实验中利用轴棱锥输出无衍射光,且在最大无衍射距离内放置环形障碍物,用CCD系统记录无衍射光经环形障碍物后的光强变化,实验和仿真结果基本吻合。仿真和实验结果均表明无衍射光束经环形障碍物后会重建并能产生中心光强为零的局域空心光束(Bottle beam),在光镊和光学微操作等方面具有潜在的应用价值。