瑞利散射

2021-04-22 10:35:14 浏览:569

定义

一种光的散射,散射中心远小于波长。

瑞利散射是一种很常见光学现象,是以英国物理学家瑞利伯爵命名的。它是光的线性散射,散射中心远小于光的波长。在这种情况下,散射光振幅正比于入射光振幅、波长倒数的四次方和1 + cos2 θ,其中θ是散射角。前向和后向散射(分别为θ = 0和θ = π)通常相等。

散射中心更大时的散射可由Mie散射理论描述(以Gustav Mie命名)。这时散射特性与瑞利散射不同,例如,前向散射的振幅更大,并且与波长的关系也不同。

瑞利散射中心可以是单个原子或分子。也可以描述空气中的瑞利散射,是由微观密度的涨落引起的,而围观密度涨落则是来自于空气中分子的随机分布。

需要注意的是,考虑多个粒子或散射中心的散射时,不能简单的将单个中心散射的功率简单相加,因为它们存在干涉效应:需要将振幅叠加。因此,在完全纯净和规则的晶体中不存在瑞利散射。并且,空气中的瑞利散射可能只是来自于如上所述的随机密度涨落。

光纤中的散射损耗

在一些非晶材料例如二氧化硅中,由于其微观结构的不规则,总是存在随机的密度涨落。并且在室温时涨落比预想的要强,由于在光纤制备过程中,玻璃软化温度附近的密度涨落被冻结的缘故。

瑞利散射对光纤的传播损耗起了一定的限制作用。不规则的纤芯/包层界面(尤其是折射率差很大时)、杂质的散射和吸收、宏观和围观弯曲都会引起附加损耗。经过优化的应用于光纤通信中的二氧化硅光纤具有很低的传播损耗,接近于瑞利散射的极限值。当波长远低于常采用的1500 nm时,单单瑞利散射本身都大于光纤在1500nm波长处的总损耗。而对于很长的波长时,瑞利散射会更弱,但是这时二氧化硅会吸收红外光。

理论上可以采用其它玻璃(例如,氟化物光纤)制备中红外光纤,并且具有更低的损耗,但是实际中二氧化硅光纤已经达到了最好的性能。

光纤中大部分的瑞利散射光都会从光纤的另一侧逸出,只有一小部分的散射光被散射回来并且在光纤纤芯中传播。因此,光纤装置的回波损耗比较大;光纤装置的总回波损耗常常是由界面处的反射引起的,例如光纤端面,机械焊接点或者光纤连接器。

光纤中由于光强很高,所以存在非线性相互作用,例如拉曼散射和布里渊散射。瑞利散射是一种线性过程,即使在低光强时也很重要。

参阅:光纤、拉曼散射

基础光学

作          者: 泮桥成像光电商城

出          处: https://www.ipanqiao.com/entry/659

版          权:本文版权归泮桥成像光电商城所有

免责声明:本文中使用的部分文字内容与图片来自于网络,如有侵权,请联系作者进行删除。

转          载:欢迎转载,但必须保留上述声明;必须在文章中给出原文链接;否则必究法律责任。

Copyright © 2019-2022 南京超维景生物科技有限公司 版权所有 www.ipanqiao.com苏ICP备20009590号-1
联系我们
立即做合同
微信客服
电话咨询

400-998-9826

17302548620

快速留言

泮桥成像光电商城专业人员会在24小时之内联系您

关闭 提交