厄米-高斯光束下手征介质球远场散射特性分析

本文主要探讨了厄米-高斯光束在手征介质球远场散射现象中的特性。厄米-高斯光束是一种特殊的光束模式，其具有良好的轴对称性和高斯分布，是激光光学领域的重要组成部分。手征介质是指具有手征性的非线性光学材料，这类介质的电磁响应呈现出独特的旋光效应，对光的传播和散射有显著影响。 文章首先采用复源点方法，这是一种数学工具，用于将复杂的厄米-高斯光束展开为球矢量波函数的形式，这有助于简化对光束在手征介质球表面行为的理解。通过这种方法，光束的每一部分都可以用一组球矢量函数来描述，这些函数在自由空间和手征介质之间提供了一个桥梁，从而可以应用电磁场的边界条件。 接下来，作者运用广义洛伦兹米氏理论，这是一种处理光散射问题的物理模型，它基于麦克斯韦方程组，结合手征介质球与自由空间分界面处的切向电磁场连续性条件。切向连续性意味着入射光束的切线分量在两个介质之间的边界上必须相等，这对于确定散射场的性质至关重要。 通过对球矢量波函数的正交性利用，作者推导出了手征介质球远区散射场的展开系数，这些系数反映了光束与介质相互作用的具体结果。展开系数的计算和分析是理解散射特性的关键，它们揭示了不同波束模式（如不同的赫密-高斯模式）、手征参数（如材料的旋光性）以及手征球尺寸如何影响光的散射行为。 本文的核心内容是数值模拟，通过模拟计算，作者展示了厄米-高斯光束在手征介质球上的远区散射场分布情况。这些结果直观地展示了光的传播路径和强度变化，以及在手征介质球周围产生的光斑、环形模式或其他复杂的散射模式。通过这些计算，研究人员可以深入理解手征介质如何改变光的传播路径和光的性质，这对于光通信、光学存储、生物医学成像等领域有着潜在的应用价值。 总结来说，这篇文章深入研究了厄米-高斯光束与手征介质球的相互作用，提供了关于散射场展开系数的计算方法，并且通过数值模拟分析了不同参数对散射特性的影响，为优化光在手征介质中的操控和利用提供了理论基础和技术指导。