多层介质球与任意方向入射波束的相互作用

发布时间：2020-06-23 08:25

【摘要】：多层介质球与有形波束的相互作用一直以来都是理论研究和实际应用的热门话题,对生物医学、光学操控、微波天线等众多领域都具有指导作用和广泛的应用前景。本文主要讨论了多层手征异向介质球对任意方向入射平面波和高斯波束的雷达散射截面(Radar cross section),以及在轴入射高斯波束对多层介质球的辐射力。本文主要取得的研究结果为:1.根据多层介质球的散射理论,研究了双层介质球的散射和消光特性。首先分别讨论了各种参数对金属球表面覆盖手征异向涂层的RCS的影响。经过分析可知,手征异向介质涂层可以显著降低金属球的后向散射,然后又分析了在增益介质球表面覆盖金属纳米涂层的消光特性。从中发现增益涂层球的消光特性出现了两个共振峰,其中较大的峰值明显大于纯金属球和增益球的共振峰,并且共振峰的位置和数值可以通过改变不同的涂层金属和涂层厚度来调节。2.基于COMSOL Multiphysics仿真软件,讨论了多层手征介质球与任意方向入射波束的相互作用。首先具体分析了任意方向入射平面波对球心坐标在原点和不在原点的双层介质的球远区散射场特性,然后又继续讨论了沿不同轴入射的高斯波束对球心坐标不在原点的双层介质球的RCS的影响。研究结果发现,当系统为对称系统时,对于斜入射RCS可以由水平入射时的RCS旋转一定的角度得到。3.简单推导了辐射力的表达式并且计算了多层介质球的所受到的辐射力。首先分析了各种参数对多层手征介质球辐射力的影响。然后,仿真了被金属纳米涂层覆盖的手征介质球在高斯波束入射下的辐射力,讨论了手征参数和折射率对手征涂层球辐射力的影响。计算结果表明,当手征参数达到一定数值时,手征涂层球可以获得一个较大的拉力,而且还可以通过改变手征参数的数值来调节拉力的方向。通过折射率的分析可知,调节内层球的相对折射率可以改变被金属纳米涂层覆盖的手征介质球所受到的拉力,当内层球折射率越大时,所受的拉力越小。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN951
【图文】：

球坐标系和单位矢量示意图

高斯波束的过轴截面图

【参考文献】

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本文编号：2727069