
【化】 cut-off wavelength
close; cut-off; end
【經】 cut-off; expiration
wavelength
【計】 wave length
【化】 wavelength
【醫】 W. L.; wave length; wavelength
截止波長(Cut-off Wavelength)是電磁波傳輸系統中的關鍵參數,指特定波導結構或介質中能夠支持某一模式傳播的最大或最小波長值。在光纖通信領域,它表示高階模(如LP11模)停止傳輸時的臨界波長,此時僅基模(LP01)可穩定傳輸。該概念在微波工程和光學器件設計中具有重要應用,例如決定波導單模工作範圍或濾波器頻率響應邊界。
從物理機制分析,截止波長由波導幾何結構和材料折射率共同決定。以階躍型光纖為例,其截止波長計算公式為: $$ lambda_c = frac{2pi a}{Vc} sqrt{n{core} - n_{clad}} $$ 其中$a$為纖芯半徑,$Vc$為歸一化截止頻率(約2.405),$n{core}$和$n_{clad}$分别為纖芯與包層折射率。
實際工程中,國際電信聯盟(ITU-T)G.650标準規定單模光纖截止波長的測試方法需使用2米彎曲參考法,确保測量結果符合全球光纖網絡互聯規範。美國光學學會(OSA)期刊《光學快報》的多篇研究證實,精确控制截止波長可提升密集波分複用系統的信道隔離度達5dB以上。
截止波長是光學和通信領域的重要概念,其具體含義因應用場景不同而有所差異,以下是主要領域的解釋:
在單模光纖中,截止波長指光纖隻能傳輸單一模式(基模)光信號的最小波長值。當光波長超過該值時,高階模(如LP11)被抑制,僅基模傳播;反之,若波長低于截止波長,光纖可支持多模傳輸。例如,國際标準ITU G.652D光纖的截止波長為1260nm,實際應用中需确保工作波長高于此值以避免多模幹擾。
濾光片的截止波長通常定義為透射率降至50%的臨界點。當入射光波長低于該值時,濾光片幾乎完全阻擋光線;波長高于截止波長時,透射率逐漸上升。例如,長波通濾光片會在特定波長(如650nm)實現這一分界。
在分析化學中,溶劑的截止波長指紫外吸收顯著增強的臨界波長。若使用波長低于該值的紫外光檢測,溶劑會産生強烈背景幹擾,影響分析準确性。例如,甲醇的截止波長為210nm,乙腈為190nm。
針對紫外線傳感器,截止波長表示其響應波段的上限。超過此波長後,傳感器對紫外光的靈敏度急劇下降。例如,某紫外傳感器可能在350nm處截止,對更長的可見光幾乎無響應。
截止波長直接影響系統設計:在光纖中需避免多模色散;在光學儀器中需選擇合適濾光片或溶劑以減少幹擾;在傳感器中則決定其探測範圍。實際應用中需結合具體場景參數(如光纖長度、濾光片類型等)綜合評估。
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