折射率

2021-03-04
铄思百检测

铄思百检测可为您提供折射率检测服务,介质的折射率通常由实验测定,有多种测量方法。对固体介质,常用最小偏向角法或自准直法,或通过迈克尔逊干涉仪利用等厚干涉的原理测出;液体介质常用临界角法(阿贝折射仪);气体介质则用精密度更高的干涉法(瑞利干涉仪)。


折射率:表征光线偏折程度的参数(亦可理解成对光线阻力大小的参数),通常以n表示;折射率越大,光线偏折越厉害(折射定律: n1sinθ1=n2sinθ2);

均匀介质中,光程=折射率*几何路程,光通过任何介质的光程都能等效换算成在真空中的传播距离(真空折射率为1);同等光程,折射率越大,光线速度越慢,走的几何路程越短,故而对光线阻力越大;


费马原理:光在两点之间,总是沿着光程为极值的路径传播;从费马原理可以导出反射定律和折射定律,这两个定律为几何光学的两大支柱;


折射率的简化公式:

光在介质中的速度不可能比真空更快,因此恒有:n>1;


常见物质折射率:

物质

折射率

物质

折射率

空气

1.0003

氯化钠/盐

1.544

液体二氧化碳

1.200

聚苯乙烯

1.550

1.309

石英

1.553

1.333

翡翠

1.570

丙酮

1.360

二硫化碳

1.630

30% 糖溶液

1.380

天青石

1.610

80% 糖溶液

1.490

黄晶

1.610

酒精

1.329

石英

1.644

溶化的石英

1.460

水晶

2.000

玻璃

1.500

钻石

2.417

通常所讲的折射率默认指波长589nm黄光的折射率(又称为D光,折射率表示为nd);


晶体的折射率no和ne;

物质

no

ne

1.313   

1.309   

氟化镁

1.378   

1.390   

石英

1.544   

1.553   

锆石

1.923   

1.968   

方解石

1.658   

1.486   

刚石

1.768   

1.760   

no和ne源于晶体的双折射现象:一条入射光线生成两条折射光线o光和e光,其偏振方向互相垂直,o光遵守折射定律,e光不遵守折射定律,两者折射率no和ne不同;

晶体发生双折射的本质为其材质的各向异性特性;

上面讲的是同一波长,不同介质下的折射率;


光通信领域,我们更多关注的则是同一介质,不同波长的折射率;


举个例子,激光器的光谱通常是一个范围eg.1270~1350nm,而不是一个固定波长;同一根fiber,其介质是固定的,但是随波长不同其折射率不同,此为色散现象;因此我们需要关注不同波长的折射率计算;


以SMF-28+的纤芯折射率计算为例:

Zemax 中查找材料的介质参数:

将上面参数代入公式计算;

康宁提供的折射率与小熊理论换算的,曲线完全重合;随着波长增大,折射率减小;确定SMF-28+纤芯材质为纯硅;


SMF-28+   纤芯:1310nm,折射率为1.4468;

SMF-28+规格书:1310nm,折射率为1.4676(指的是纤芯和包层的复合折射率);

包层的材质为硅的掺杂物,可以间接换算出包层的折射率;


按照fiber的归一化频率:

V=<2.405时,光在光纤中才满足单模传输条件;

按此计算,n1=1.4468时,n2=1.4457;

则数值孔径NA=0.056(3.2°);

但康宁提供的SMF-28+的典型测量值为NA=0.14(8°);


光在fiber的实际传输中,想保证单模状态的条件远比想象中更为苛刻,实际应用过程中,光束的会聚角只需满足<8°即可耦合进fiber,但要实现纯单模传输,最好控制在3.2°以内。


以上是折射率的相关介绍,测试服务请联系铄思百检测!


来源:铄思百检测