在由双偶极子粒子组成的随机介质中实现强负散射不对称因子

理解微/纳米多孔及颗粒材料等随机介质中的辐射传递，使人们能够操控辐射的散射与吸收，并为穿浊介质成像、光伏和辐射冷却等应用开辟新可能。强后向散射相函数，即负的散射不对称参数 $g$，颇受关注，其有可能实现反常辐射传输现象，例如光 Anderson 局域化。基于 Foldy-Lax 方程的多极展开与准晶近似（QCA），我们通过考虑结构关联效应，严格推导了含双偶极子粒子随机体系的有效传播常数与散射相函数的解析表达式。此处我们证明，利用结构关联及由随机分布硅纳米颗粒构成的无序介质的第二 Kerker 条件，可在近红外实现多重光散射的强负散射不对称因子（$g\sim-0.5$）。随着散射粒子浓度升高，后向散射亦增强。此外，我们表明在此情形下输运平均自由程大幅减小，甚至小于独立散射近似的预测值。我们进一步探讨了依赖散射效应，包括由结构关联诱导的电偶极与磁偶极激发的修正以及远场干涉效应，粒子体积分数可达 $f_v\sim0.25$。我们的结果对驾驭微/纳米尺度随机介质辐射传递具有深远意义。