双零阶贝塞尔波束的传播及对单轴各向异性球的散射特性

基于广义洛伦兹Mie理论, 研究了单轴各向异性球形粒子对两束具有任意传播和极化方向的零阶贝塞尔波束的传播和散射特性, 并与单零阶贝赛尔波束入射单轴各向异性球形粒子时的传播和散射特性进行了对比研究. 利用球矢量波函数的正交关系及坐标旋转定理, 导出了任意传播和极化方向零阶贝塞尔波束的球矢量波函数的展开形式, 通过矢量叠加得到了总入射场的展开系数. 基于傅里叶变换方法和切向连续的边界条件, 得到了单轴各向异性球内部电磁场的球矢量波函数展开式, 并导出了散射系数解析表达式. 将零阶贝塞尔波束退化成平面波, 通过将其入射到单轴各向异性球形粒子的雷达散射截面角分布与文献结果进行对比, 验证了本文理论及程序的正确性. 数值分析了入射角、锥角及极化角等参数对雷达散射截面角分布的影响. 本文理论和数值结果希望能应用于多波束入射下各向异性粒子、生物细胞等复杂粒子体系的散射、粒径分析以及光学俘获等特性的研究中.