各向異性介質和粒子系統的散射特性研究

《各向異性介質和粒子系統的散射特性研究》是依託杭州師範大學，由杜新悅擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：各向異性介質和粒子系統的散射特性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：杜新悅
• 依託單位：杭州師範大學

項目摘要

散射現象的統計光學特性研究是一項備受國際關注的基礎性學術研究課題，正不斷展現其生命力和重要性。該項目以各向異性介質和各向異性粒子系統的散射特性為研究工作的核心，通過理論分析、公式推導和數值模擬，把握空間完全相干光、空間部分相干光乃至矢量框架下的隨機電磁光束經由各向異性介質和各向異性粒子系統散射的物理規律；研究由於散射體的各向異性而產生的散射光場光譜密度、光譜相干度、光譜偏振度等統計光學特性的變化；分析多色光波經由各向異性介質和各向異性粒子系統散射後出現的光譜移動和光譜開關現象；探討各向異性散射體產生各向同性散射光場的物理機制；推導準均勻各向異性散射體與其散射光場之間的互易關係。在此基礎上進一步豐富研究手段、延伸研究領域，最終實現對光散射理論的拓展，創新成果能夠直接推動通信、遙感、顯微、檢測等套用領域的發展。

結題摘要

散射現象的物理本質是光波的電磁場與散射體介質微粒之間相互作用的結果。就已有的科研成果來看，研究的散射體主要集中在各向同性介質，或者由各向同性粒子組成的散射系統上。在現實條件下還存在更為一般化的各向異性散射介質，以及由各向異性粒子組成的散射系統，因此拓展研究對象顯得尤為重要。本項目主要側重於研究準均勻各向異性介質的散射特性，以及研究由各向異性粒子組成系統的散射特性，入射光束也採用了更為一般化的多色平面光波。在本項目的研究過程中，我們分析了多色平面光波經旋轉的準均勻各向異性介質以及旋轉的各向異性粒子散射後出現的光譜移動現象，獲得了散射場光譜的解析表達式並進行了相關的模擬計算，著重反映了散射體旋轉角度對光譜移動的影響。探討了光波經旋轉的各向異性粒子散射後，其散射場光譜移動極值出現的規律，理論結果和模擬計算結果完全符合。研究了多色平面光波經由雙各向異性粒子組成系統的散射，模擬計算結果表明，隨著各向異性粒子之間距離的增加，散射場除了出現光譜移動還會出現光譜開關的現象。此外，在考慮傳輸光束的多樣性以及光與物質的相互作用方面，研究了隨機電磁光束通過電磁感應透明材料的傳輸，以及艾里光束通過手性材料和四能級電磁感應透明材料的傳輸。經過三年的實施，本項目的研究已經達到了預期的目標，取得了一系列理論創新成果，實現了對光散射和光傳輸理論的拓展。相關研究成果得到了國內外專家同行的認可，已在《Optics Letters》、《Optics Express》、《Optics Communications》、《Optik》、《European Physical Journal D》等學術期刊上發表SCI論文共七篇。向《Optics Communications》投稿論文一篇。