基于纳米微粒激发平面波的米氏散射 FDTD 仿真模拟
摘要：本文介绍了一个基于纳米粒子激发平面波的米氏散射仿真模型，通过计算其散射和吸收截面、
局域场增强和远场散射分布，并将结果与解析解进行比较，验证了仿真模拟的准确性。
1. 引言
纳米光学是研究光与纳米结构相互作用的前沿领域，纳米粒子作为典型的纳米结构之一，在光学领域
中具有广泛的应用前景。在纳米粒子的散射现象中，米氏散射是一种重要的机制，经过多年的研究，
人们逐渐认识到了其重要性和应用潜力。
2. 研究方法
本文采用了基于纳米微粒激发平面波的 FDTD（有限差分时域）方法对米氏散射进行仿真模拟。具体
的仿真步骤如下：
（1）建立纳米粒子模型：选择适当的纳米粒子材料和形状，并进行几何参数的定义。
（2）设置模拟参数：确定仿真的波长范围、空间分辨率和时间步长等参数。
（3）激发平面波：将平面波作为入射光源，通过 FDTD 算法进行数值求解。
（4）计算散射和吸收截面：根据模拟得到的场分布，利用合适的公式计算纳米粒子的散射和吸收截
面。
（5）局域场增强计算：利用模拟结果，通过分析场分布的强度和分布情况，计算纳米粒子表面的局
域场增强。
（6）远场散射分布计算：根据模拟结果，通过分析散射场分布的形态和强度，计算纳米粒子的远场
散射分布。
3. 结果与讨论
通过以上仿真步骤，我们得到了纳米粒子的散射和吸收截面、局域场增强和远场散射分布的结果，并
与解析解进行了比较。通过比较发现，仿真模拟结果与解析解吻合较好，验证了仿真模拟的准确性。
具体结果如下：
（1）散射和吸收截面计算结果：通过仿真模拟，我们得到了纳米粒子的散射和吸收截面，并观察到
随着波长的变化，截面呈现不同的特征。
（2）局域场增强计算结果：通过分析场分布的强度和分布情况，我们得到了纳米粒子表面的局域场
增强，观察到了局域场增强现象的存在。
