欧 军 江月松 邵宇伟 屈晓声 华厚强 闻东海

(北京航空航天大学电子信息工程学院，北京 100191)

(2012年9月15日收到;2013年2月2日收到修改稿)

1 引言

自1992年Allen等[1]发现具有方位角相位为exp(ilφ)(l为整数)的光束的每个光子在其传播方向上携带有l的轨道角动量之后，具有螺旋波前的光束如拉盖尔-高斯(Laguerre-Gaussian，LG)光束在量子信息处理[2]、粒子操纵[3,4]、空间通信[5,6]等领域得到了广泛的应用.尤其是在空间通信领域，可以大大增强通信的传输数据容量[5]和保密性[6].然而光波在传播过程中将不可避免地遇到大气粒子如雨滴、气溶胶、冰晶等，这些粒子对光的作用主要是粒子的散射而引起光能的衰减[7].已有部分专家学者致力于研究LG光束入射时球形粒子的散射特性[8,9]，针对非球形粒子对LG光束的散射研究仍然很少.由于自然界中的粒子形状很多都是非球形的，并且椭球模型更接近粒子的实际形状，因此研究椭球粒子对LG光束的散射作用是很有意义和必要的.

对于椭球粒子的散射研究工作，最著名的是由Asano等[10]开展的，尤其是他们提出的对于椭球粒子边界条件的处理方法，是一种公认的能够解决边界问题的好方法.韩一平等人纠正了Asano对于边界条件处理的错误参数，基于广义Mie理论[11]计算得到高斯波束在椭球坐标系中的波束因子[12]，研究了均匀椭球粒子对于高斯波束的散射特性[13].本文在以上工作的基础上对在轴入射的LG光束与椭球粒子相互作用过程展开了理论研究.采用局域近似……