部分相干光经过PT对称介质散射的研究

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自然界中所有的光场都是随机涨落的,这种随机光场被称为部分相干光。光散射问题的研究在天文学、生物医学、高分子化学、气象学等方面有着广泛的应用。部分相干光经过各种介质散射被大量研究。本论文将在一级波恩近似条件下,研究部分相干光束经过PT(parity-time)对称介质散射后散射光场的光学特性。首先,介绍本论文的研究背景和现状,给出了标量光和矢量光经过确定性散射介质后散射光场的理论推导,并将理论推广到部分相干光束。而后根据介质势函数的随机性将散射介质分为确定性散射介质和随机散射介质。其次,研究了平面波经过散射势相关函数满足PT对称或经典对称的随机介质时散射特性。基于弱散射理论,分析表明当随机介质散射势相关函数具有经典对称时,散射远场的光谱密度是中心对称的。然而,PT对称随机散射体散射后远场处的光谱密度变得不对称。其原因是PT对称随机介质的势函数相关函数中相位的奇对称分布。并通过两种例子(谢尔模型相关和非均匀相关)的数值模拟证明了这一观点。然后,推导了部分相干径向偏振光束经过弱散射介质时远场处偏振矩阵的表达式。通过解析和数值计算表明,当散射势由经典对称变为PT对称,散射远场的强度和偏振因此都具有了方向性。论文还详细地讨论了入射光相干结构的对称性对散射的影响。发现通过改变入射光的空间相干函数的对称性,散射的方向性可以被抑制或增强,最后,总结了我们的研究内容,并提出了一些关于PT对称散射介质研究方向。
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