搜索第三期: 電磁材料的色散概念問(wèn)題
2016-11-22 by:CAE仿真在線 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)
電磁仿真中需要涉及到色散材料,請(qǐng)問(wèn):
1、 色散的定義是什么?
2、 電磁場(chǎng)中有幾種色散,它們各自的物理背景是什么?
3、 Debye、Drude、Lorentz色散模型分別針對(duì)哪些物理現(xiàn)象?
4、 所謂的Djordjevic-Sarkar色散模型其實(shí)質(zhì)是什么物理背景的色散?
5、 什么是N階色散模型?其用途為何?
6、 時(shí)域算法和頻域算法均是如何處理色散材料的?
7、 色散材料仿真的因果性指的是什么?如何保證因果性?
1、 色散的定義是什么?
光的波長(zhǎng)不同,折射率n就不同,光傳輸?shù)乃俣纫簿筒煌Ｒ?
此,當(dāng)把具有一定光譜寬度的光源發(fā)出的光脈沖射入光纖內(nèi)傳輸時(shí),光的傳輸速度將隨光波長(zhǎng)的不同而改變,到達(dá)終端時(shí)將產(chǎn)生時(shí)延差,從而引起脈沖波形展
寬。
而對(duì)于電磁波:介質(zhì)對(duì)不同頻率的電磁波的傳播速率,折射系數(shù)等都不同,于是不同頻率的電磁波會(huì)分開,這就是色散效應(yīng)
2、 電磁場(chǎng)中有幾種色散,它們各自的物理背景是什么?
答:色散包括材料色散和波導(dǎo)結(jié)構(gòu)色散兩部分,材料色散取決于制造光纖的二氧化硅母料和摻雜劑的分散性,而波導(dǎo)色散通常是一種模式的有效折射率隨波長(zhǎng)而改變的傾向.材料色散 與波導(dǎo)色散都與波長(zhǎng)有關(guān),所以又統(tǒng)稱為波長(zhǎng)色散.
材料色散:是由光纖材料自身特性造成的.石英玻璃的折射率,嚴(yán)格來(lái)說(shuō),并不是一個(gè)固定的常數(shù),而是對(duì)不同的傳輸波長(zhǎng)有不同的值.光纖通信實(shí)際上用的光源發(fā)出的光,并不是只有理想的單一波長(zhǎng),而是有一定的波譜寬度.當(dāng)光在折射率n的為介質(zhì)中傳播時(shí),其速度v與空氣中的光速C之間的關(guān)系為:
v=C/n
光的波長(zhǎng)不同,折射率n就不同,光傳輸?shù)乃俣纫簿筒煌?因此,當(dāng)把具有一定光譜寬度的光源發(fā)出的光脈沖射入光纖內(nèi)傳輸時(shí),光的傳輸速度將隨光波長(zhǎng)的不同而改變,到達(dá)終端時(shí)將產(chǎn)生時(shí)延差,從而引起脈沖波形展寬.
波導(dǎo)色散:由于光纖的纖芯與包層的折射率差很小,因此在交界面產(chǎn)生全反射時(shí),就可能有一部分光進(jìn)入包層之內(nèi).這部分光在包層內(nèi)傳輸一定距離后,又可能回到纖芯中繼續(xù)傳輸.進(jìn)入包層內(nèi)的這部分光強(qiáng)的大小與光波長(zhǎng)有關(guān),這就相當(dāng)于光傳輸路徑長(zhǎng)度隨光波波長(zhǎng)的不同而異.把有一定波譜寬度的光源發(fā)出的光脈沖射入光纖后,由于不同波長(zhǎng)的光傳輸路徑不完全相同,所以到達(dá)終點(diǎn)的時(shí)間也不相同,從而出現(xiàn)脈沖展寬.具體來(lái)說(shuō),入射光的波長(zhǎng)越長(zhǎng),進(jìn)入包層中的光強(qiáng)比例就越大,這部分光走過(guò)的距離就越長(zhǎng).這種色散是由光纖中的光波導(dǎo)引起的,由此產(chǎn)生的脈沖展寬現(xiàn)象叫做波導(dǎo)色散.
未完待續(xù)。。。。
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