大三上-材料物理性能物理

4.7光导纤实现光通讯的必要条信号载

激光纤

01z8109-通讯光纤的芯非晶态SiO2、掺杂CeO2、P2O5保护尼龙强折射率高于包覆

01z8109-光被光纤耦合或被传导的几何物理01z8109-一点光源的光与芯部法线成不01z8109-波导产生的条件(续

光线光线01z8109-全反射发生的n1>n2所成的角(入射角与折射角)1与2

成

90

界面法由折

01z8109-n1n1

n1n11n1n12界面法01z8109-波导产生的条件–物理学根 分析，并不是所有满足全射的光均能在光纤中通过，只有某些分立对应光纤中波导的光线这些允 的分立角度(弧度)表示λ：光介质 光的波01z8109-传输模式的影响因素–

D0.66允许射线之间空间间隔是1/75弧度或约为，若临界角为8°，则可允许10条射线传光纤芯径影响传输芯径越芯径越01z8109-传输模数的影响因素–数值通常用V参数确定光纤传输模式，其VVan2212120a(N.A.)/oa：纤芯半径，λ0：入射光在真空中波(N.A.)：光纤的数值光纤能够传输的模式总数NV模式

数值孔

01z8109-光纤传输

模式分为：基模、低次模、高次模不同的模式在沿光线轴向传输时，速度不同01z8109-不同模 速度不

从几何尺寸上看一束在光纤轴向传输的光(1)总比相对轴线成临界角的光束 更快地到指定距离 为c(m/s)，芯部折射率nc。那么沿z方向L(m)

z01z8109-S1S1v t1Ct1CS2Lv 2CSnell定律

Ln1

tttLn1n11

Ln1

1

2 201z8109-通讯光纤的按芯部折射率变化分突变光纤或渐变按光在光纤 的模式来分类单模和按材玻璃光纤、塑料光纤、氟化物光纤(红外用光纤材料01z8109-

01z8109-光纤传输损耗(两种机制吸)散 01z8109-降低光纤传输玻璃光纤：波长为0.82μm的光波的损耗0.2高质量光纤：波长为1.55μm的损耗低于01z8109-时延失真或波导 01z8109-如何降低单模122的01z8109-

热辐射激三要素(基质与激活离子工作原三能级与四能级01z8109-第四章小结(

透过影响因素、种外光电与内光电

01z8109-第5固体的热容材料热性能主要测试方01z8109-固体热容晶格振动是弹性范围内原子的不断运晶格振动波的形式，称为(晶 (或点阵波)晶格振动的能量是量子化的，能量量子称经典热容经典热容

的量子热容理 建立了热容随完善的德拜量子01z8109-经典热容 电子气体模

N个原子，则总平均能3NkT，对于1摩尔晶体，N＝No，则摩尔热容为 E 3Nk3R2.49(J/molk

一珀替定CmV与温度、固体无关的常量-- 一珀替定01z8109-热容将Planck假设引入热容nEn=nhv+1/2210nEn=nhv+1/221001z8109-热容模型(续

根 分布，具有能量为En的谐振子

e

e则温度T，振动频率为v的谐振子平 nhvnhvexp

kT

nhv hvexp kT kT01z8109-热容模型(续

1摩尔晶体中，每个原子有三个自由度，则共E3No3No

根据等容热容

exp 2 E 3Nkhv2

exphv kT ＝3Rf kT T kT

exphv 01z8109-高晶体处于较高温度时

fE T)

hvkT

kTexpkT 2 exphv1 fE(E/T)

一珀替定律在较高温度成立01z8109-低晶体处于低温

fE T)

hvkT

kTexpkT 2 exphv1 hv

hv

3R exp

增加，很快趋于0！实 ，在低温

T模型把每个原子看作独立的且频的谐振子，实际上有相互作用，且频率不同 01z8109-德拜热容

01z8109-德拜热容理论(续

函数g(v)决定。频率从vv+dv之间的振子g(vEE0g(01z8109-德拜热容理论(续

其31其3 3 3

vl：纵 速vt：横 速 E

122

expkT

01z8109-德拜热容理论(续

0003636

DDk设xh

可34k34k2 0 3h3N

01z8109-德拜热容理论(

9NkD/Dex(ex1)2fD( /T)fD( /T)3(T/3DD)D0(ex1)2e 3NkfD(D/T3R3RfD(D/T，

01z8109-晶体处于较高

fD

3/T)3(T/D3

D0

ex(ex1)2

x

fD(D/T) 得 3RfD3R24.9Jmol 一珀替理论一致01z8109-晶体处于低温

ex

DT33RfD(D/T /T)3(T/ DD e (ex1)2 (ex

dx 代入式(5.13)到 9R(T

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