cutoff wavelength是什么意思，cutoff wavelength的意思翻译、用法、同义词、例句

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截止波长（Cutoff Wavelength）是光学和电磁波传播领域，特别是光纤通信和波导技术中的一个关键参数。其核心含义是指：在特定波导结构（如光纤）中，能够支持某种传播模式（通常是基模）传输的最低波长界限。当工作波长大于这个截止波长时，该模式将无法在波导中有效传播。

以下是详细解释：

1. 基本概念与物理意义：

   • 在光纤（尤其是单模光纤）中，光以离散的模式传播。每种模式都有其特定的电场和磁场分布以及传播特性。
   • 截止波长是针对特定模式（最常关注的是基模 LP₀₁ 或 HE₁₁ 之后的第一个高阶模，如 LP₁₁）定义的。
   • 对于某个特定的高阶模式，其截止波长 λ_c 是指：当工作波长 λ大于 λ_c 时，该高阶模式将无法在光纤中传播（即被“截止”）。
   • 反之，当工作波长 λ小于 λ_c 时，该高阶模式可以在光纤中传播。
   • 因此，单模光纤的“截止波长”通常指的是其第一个高阶模（LP₁₁ 或 HE₁₁）的截止波长。 要保证光纤工作在单模状态，其工作波长必须大于这个特定模式的截止波长（即 λ > λ_c for LP₁₁），使得该高阶模被截止，只剩下基模（LP₀₁ 或 HE₁₁）传输。

2. 数学定义与影响因素：

   • 截止波长的理论计算基于波导的电磁理论，特别是求解麦克斯韦方程在特定边界条件下的本征值问题。
   • 对于阶跃折射率光纤，归一化截止频率 V_c 与截止波长 λ_c 的关系由光纤的结构参数决定： $$ V_c = frac{2pi a}{lambda_c} sqrt{n_1 - n_2} $$ 其中：
     • V_c 是特定模式（如 LP₁₁）的归一化截止频率（是一个常数，例如 LP₁₁ 模的 V_c ≈ 2.405）。
     • a 是光纤纤芯半径。
     • n₁ 是纤芯折射率。
     • n₂ 是包层折射率。
     • λ_c 就是该模式的截止波长。
   • 由公式可知，截止波长 λ_c 与光纤的数值孔径 (NA = sqrt{n_1 - n_2}) 和纤芯半径 a 直接相关。数值孔径越大或纤芯半径越大，截止波长 λ_c 越长（意味着需要更长的波长才能截止该高阶模）。

3. 工程应用与重要性：

   • 单模工作判定：截止波长是定义和确保光纤在单模状态下工作的最关键参数之一。系统设计时，必须确保光纤的工作波长大于其标称的截止波长（通常指 LP₁₁ 模截止波长），以避免多模传输带来的模式色散和信号失真。
   • 光纤设计与制造：光纤制造商通过精确控制纤芯直径、折射率差（即数值孔径）来设定光纤的截止波长，以满足特定应用（如不同通信波段：1310nm， 1550nm）的需求。
   • 标准与测量：国际电信联盟（ITU-T）等标准组织对单模光纤的截止波长有明确的定义（如电缆截止波长 λ_cc 和光缆截止波长 λ_cable）和测量方法标准（如 ITU-T G.650.1）。实际测量通常在特定长度的光纤（如 2米 跳线）或成缆光纤上进行。

截止波长是决定波导（特别是光纤）中特定模式能否传播的临界波长阈值。在单模光纤应用中，它特指第一个高阶模的截止波长，是保证光纤仅传输单一模式（基模）、实现高速大容量通信的基础参数。其值由光纤的几何结构（纤芯半径）和光学特性（纤芯与包层折射率差）共同决定。

来源参考：

• Govind P. Agrawal, Fiber-Optic Communication Systems (经典光纤通信教材，详细推导模式理论和截止条件)。
• ITU-T Recommendation G.650.1: Definitions and test methods for linear, deterministic attributes of single-mode fibre and cable (国际标准，定义截止波长及测量方法)。
• D. Marcuse, Theory of Dielectric Optical Waveguides (波导理论经典著作，深入阐述模式截止)。
• Optics Letters, Journal of Lightwave Technology 等光学期刊中关于光纤设计和特性表征的研究论文。
• Handbook of Optics (光学领域权威工具书，包含光纤和波导章节)。

网络扩展资料

截止波长（cutoff wavelength）是光学、电子工程等领域中的专业术语，具体解释如下：

1.基本定义

截止波长指电磁波或光波在特定介质或结构中能够传播的临界波长。当波长超过该临界值时，波将无法有效传播，信号会被显著衰减或完全阻断。例如，在波导中，低于截止波长的信号无法传输；在光学滤光片中，截止波长用于区分透射和阻隔的光谱范围。

2.应用领域

• 光学滤光片：截止波长是滤光片的关键参数，用于划分通带（允许透过的波长范围）和阻带（被截止的波长范围）。例如，长波通滤光片会阻断短于截止波长的光，而透射长波部分。
• 光纤通信：在单模光纤中，截止波长决定了光纤从多模传输转为单模传输的临界条件，影响信号传输质量。

3.技术指标

• 截止深度：通过光密度（OD）或透射率表示，如OD值越高，透射率越低（例如OD=3对应透射率0.1%）。
• 测量方式：通常以透射率降至峰值50%时的波长作为截止点，或根据具体应用需求定义（如1%透射率）。

4.相关术语

• Cutoff frequency：与截止波长对应的频率概念，常用于电子电路和波导理论。
• 半高宽（FWHM）：描述通带带宽的参数，与截止波长共同定义滤光片性能。

如需进一步了解具体应用场景或公式计算，可参考光学工程或电磁学相关文献。

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