随着激光技术的发展,不同类型的激光波束相继出现,近年来研究不同类型的激光有形波束与微粒的相互作用逐渐成为国际上诸多领域的重要研究课题之一。在研究微粒与激光有形波束相互作用时,由于椭球模型更加接近于一些实际存在的微粒,因而被认为是最有效的模型之一。在众多的研究理论中,广义洛伦兹米理论(Generalized Lorenz-Mie theory,简称GLMT)是一种公认的、有效的研究有形电磁波束与各种规则粒子之间相互作用的重要理论方法,GLMT对所研究的微粒没有尺寸限制,同时是麦克斯韦方程的精确解。本文基于GLMT研究了椭球粒子与有形波束的相互作用,特色与创新之处在于:1.提出了椭球波束因子的直接求解方法,仅在椭球坐标系中,利用椭球矢量波函数将入射有形波束的各电磁场分量展开,通过对入射波束的电场分量、椭球矢量波函数的一系列复杂理论推导,给出有形波束的椭球波束因子理论表达形式,为进一步研究椭球粒子与激光有形波束的相互作用打下了基础。2.研究了高斯波束椭球波束因子的直接求解法,将入射高斯波束在椭球坐标系中用椭球矢量波函数展开,推导出可以直接用于数值计算的椭球波束因子表达式,分别采用Davis-Barton五阶近似和区域高斯波模型描述入射高斯波束,将直接求解法所得椭球波束因子结果与需要借助球波束因子的间接法计算结果相比较,验证本文理论推导与计算程序的正确性。进一步将散射场和椭球粒子内场用椭球矢量波函数做相应展开,基于电场和磁场的切向分量在椭球粒子表面连续的边界条件,采用Asano、韩一平等人的处理椭球粒子电磁场边界条件的方法,建立方程组求解散射系数和内场展开系数,进而得到椭球粒子的远区散射场和微分散射截面,研究了高斯波束入射下椭球粒子的远场散射特性。3.研究了零阶贝塞尔椭球波束因子的直接求解法,将入射零阶贝塞尔波束用椭球矢量波函数展开,推导出可以直接用于数值计算的椭球波束因子表达式,通过将零阶贝塞尔波束退化为平面波,将所求得的椭球波束因子与平面波的椭球波束因子相对比,验证本文理论与计算程序的正确性。同时采用分离变量法,研究椭球粒子对零阶贝塞尔波束的散射,给出了远区散射场的计算公式,数值分析了零阶贝塞尔波束半圆锥角、椭球粒子几何形状、折射率等因素对散射特性的影响。4.研究了高斯波束入射下椭球粒子的近场和内场的三维强度分布情况,通过数值模拟发现了在近场区域内,介质椭球微粒可以对入射平面波、高斯波产生汇聚作用,在微粒阴影面形成强度大、横向尺寸小、发散角小的汇聚波束,当入射波束一定时,详细讨论了椭球粒子几何形状、折射率对汇聚波束的强度、聚焦点位置等参数的影响,通过选取合适的粒子折射率、几何形状、尺寸等参数,可以使得聚焦处的半最大值全宽度小于衍射极限?/2,同时还讨论了入射高斯波束束腰半径对椭球粒子内部、外部强度分布的影响。5.研究了零阶贝塞尔波束入射下椭球粒子的近场和内场强度分布,数值分析了零阶贝塞尔波束半圆锥角,以及椭球粒子长轴、短轴、折射率等因素对强度分布的影响,对研究贝塞尔波束入射下,尺寸与入射波长相近似的非球形粒子的散射特性提供重要信息。