
【化】 cut-off wavelength
close; cut-off; end
【经】 cut-off; expiration
wavelength
【计】 wave length
【化】 wavelength
【医】 W. L.; wave length; wavelength
截止波长(Cut-off Wavelength)是电磁波传输系统中的关键参数,指特定波导结构或介质中能够支持某一模式传播的最大或最小波长值。在光纤通信领域,它表示高阶模(如LP11模)停止传输时的临界波长,此时仅基模(LP01)可稳定传输。该概念在微波工程和光学器件设计中具有重要应用,例如决定波导单模工作范围或滤波器频率响应边界。
从物理机制分析,截止波长由波导几何结构和材料折射率共同决定。以阶跃型光纤为例,其截止波长计算公式为: $$ lambda_c = frac{2pi a}{Vc} sqrt{n{core} - n_{clad}} $$ 其中$a$为纤芯半径,$Vc$为归一化截止频率(约2.405),$n{core}$和$n_{clad}$分别为纤芯与包层折射率。
实际工程中,国际电信联盟(ITU-T)G.650标准规定单模光纤截止波长的测试方法需使用2米弯曲参考法,确保测量结果符合全球光纤网络互联规范。美国光学学会(OSA)期刊《光学快报》的多篇研究证实,精确控制截止波长可提升密集波分复用系统的信道隔离度达5dB以上。
截止波长是光学和通信领域的重要概念,其具体含义因应用场景不同而有所差异,以下是主要领域的解释:
在单模光纤中,截止波长指光纤只能传输单一模式(基模)光信号的最小波长值。当光波长超过该值时,高阶模(如LP11)被抑制,仅基模传播;反之,若波长低于截止波长,光纤可支持多模传输。例如,国际标准ITU G.652D光纤的截止波长为1260nm,实际应用中需确保工作波长高于此值以避免多模干扰。
滤光片的截止波长通常定义为透射率降至50%的临界点。当入射光波长低于该值时,滤光片几乎完全阻挡光线;波长高于截止波长时,透射率逐渐上升。例如,长波通滤光片会在特定波长(如650nm)实现这一分界。
在分析化学中,溶剂的截止波长指紫外吸收显著增强的临界波长。若使用波长低于该值的紫外光检测,溶剂会产生强烈背景干扰,影响分析准确性。例如,甲醇的截止波长为210nm,乙腈为190nm。
针对紫外线传感器,截止波长表示其响应波段的上限。超过此波长后,传感器对紫外光的灵敏度急剧下降。例如,某紫外传感器可能在350nm处截止,对更长的可见光几乎无响应。
截止波长直接影响系统设计:在光纤中需避免多模色散;在光学仪器中需选择合适滤光片或溶剂以减少干扰;在传感器中则决定其探测范围。实际应用中需结合具体场景参数(如光纤长度、滤光片类型等)综合评估。
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