
【电】 ***lectric guide
【化】 ***lectric
【医】 ***lectric
channel; conduct; guide; induct; lead; pilot; steer; usher
【计】 booting; bootstrapping; pilot; vectoring
电介质引导 (Diélectric Guidance) 是一个电子工程与材料科学领域的专业术语,其核心含义指:利用特定电介质材料的物理特性(如介电常数分布、几何结构)来控制和定向电磁波(包括光波、微波等)传播路径的技术或现象。以下是详细解释:
电介质 (Diélectric)
指不导电或导电性极弱的绝缘材料(如陶瓷、塑料、石英),其内部可被外加电场极化,形成束缚电荷,但不形成自由电流。关键特性为介电常数 (ε),决定材料储存电能的能力及影响电磁波在其中的传播速度。
引导 (Guidance)
在工程语境中指通过特定结构(如波导、光纤)约束电磁波能量,使其沿预设路径传输,减少能量扩散损耗。
电介质引导的物理机制
当电磁波从高介电常数介质进入低介电常数介质时,若入射角大于临界角,会发生全反射。通过设计电介质材料的几何形状(如光纤纤芯)或介电常数梯度(如渐变折射率透镜),可连续反射电磁波,实现定向传播 。
光纤通信
石英玻璃光纤通过纤芯(高ε)与包层(低ε)的介电常数差异,将光信号限制在纤芯内传输,实现超低损耗、高速数据传输 。
微波波导
矩形或圆形介质波导(如陶瓷填充波导)引导微波信号,应用于雷达、卫星通信等高频系统,减少金属波导的导体损耗 。
集成光学器件
硅基光子芯片利用二氧化硅(SiO₂)或氮化硅(Si₃N₄)介质层引导光波,实现光开关、调制器等微型化元件 。
《IEEE Standard Dictionary of Electrical and Electronics Terms》 定义波导与介质传播特性(IEEE Std 100-2000).
Agrawal, G. P. 《Fiber-Optic Communication Systems》 (Wiley, 2021). ISBN 978-1-119-69411-2 .
Pozar, D. M. 《Microwave Engineering》 (Wiley, 2011). 第6章介质波导理论 .
Journal of Applied Physics: "Dielectric Loss in Microwave Ceramics" (2019) .
“电介质”是一种不导电的物质,其核心特性是在电场作用下以极化形式存储能量,而非通过自由电荷导电。以下是详细解释:
基本定义
电介质是电阻率极高(通常超过 $10 Omegacdot cm$)的物质,如空气、玻璃、云母等。其内部电荷以束缚状态存在,无法自由移动,但在外电场作用下会发生微观位移,产生极化现象。
导电特性
电介质的电导主要由离子迁移引起,而非自由电子。当电场强度较低时,仅有微量离子参与导电;若电场过强导致电子游离,则可能发生击穿。通常所说的电介质电导均指离子性电导。
与导体的区别
应用领域
电介质广泛用于电容器、绝缘材料等领域,例如:
电介质的“引导”作用实指其在电场中通过极化响应电场变化,而非直接传导电流。这一特性使其成为绝缘和储能的关键材料。
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