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 |
冰 | 1.309 | 石英 | 1.553 |
水 | 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 |
冰 | 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!