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鳳舞天 大家都知道，射頻波與光都屬于電磁波范疇，但射頻波一般在同軸線，微帶線中傳輸，不能在光纖中傳輸，而光一般在光纖中傳輸，卻不能在同軸線，微帶線中傳播。 很多人可能對(duì)電磁波并不了解，本質(zhì)上電磁波就是靠電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互作用，相生相克，尤其是其電場(chǎng)和磁場(chǎng)的能量，同時(shí)最大，同時(shí)最小，就同軸線來(lái)說(shuō)，外層與內(nèi)層之間徑向是電場(chǎng)，切向是磁場(chǎng)，所以能量集中在內(nèi)外層之間的介質(zhì)中，這個(gè)叫TEM波。光復(fù)雜一些，可以不用依賴介質(zhì)，電場(chǎng)不需要金屬，自我形成一個(gè)閉環(huán)。 既然理論基礎(chǔ)是一樣的，可以說(shuō)只是頻率的不同，那么為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況。 一般的講，大家第一反應(yīng)是器件尺寸與波長(zhǎng)的關(guān)系，高頻及微波，波長(zhǎng)一般大于傳輸線，微帶線的尺寸（指截面），而光的波長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于器件尺寸，跟器件都發(fā)生不了關(guān)系了，自然談不上傳輸，這確實(shí)是一個(gè)理由。但即使器件尺寸小到小于光的波長(zhǎng)，是否可以傳輸光呢，答案是否定的。 器件尺寸只能決定電磁場(chǎng)傳輸?shù)囊粋�(gè)模式，就好象有一條馬路，理論上可以通車，但能否實(shí)際可以通車，就看這條路堵不堵，平不平，而實(shí)際上，金屬相對(duì)于光來(lái)說(shuō)，損耗過(guò)大，無(wú)法通行。 金屬導(dǎo)電，是靠自由電子，在低頻下，自由電子隨著電場(chǎng)變化而移動(dòng)，沒有損耗。高頻微波下，能量集中在表面，金屬的表面自由電子隨電場(chǎng)變化而移動(dòng)，有一定的損耗，這個(gè)損耗取決于頻率，因?yàn)轭l率變化太快，自由電子質(zhì)量太大，跟不上電場(chǎng)變化，就導(dǎo)致?lián)p耗，這個(gè)如同高音頻率信號(hào)去驅(qū)動(dòng)低音喇叭，只會(huì)發(fā)熱，輸不出聲音。用力快速推拉門，胳膊會(huì)很累。 到了光之后，頻率更高了，這么高的頻率電場(chǎng)作用于自由電子，就只有損耗了，還有一種，可能自由電子就根本不動(dòng)，根本響應(yīng)不上來(lái)，這個(gè)取決于頻率了。比如X光，就可以穿透薄金屬。 所以要想光在某種介質(zhì)中傳輸，這種介質(zhì)首先能響應(yīng)光的電場(chǎng)，這個(gè)就是介電常數(shù)要高，其次還要這個(gè)影響是無(wú)損耗的，剛性特強(qiáng)，不然傳輸不了，那么符合這個(gè)特征的，光纖就是一種。 光纖是由SiO2材料組成的，內(nèi)部沒有自由電子，但有穩(wěn)定的電子云，能夠受電場(chǎng)影響，所以有較高的介電常數(shù)，同時(shí)因?yàn)闆]有碰撞等，剛性特強(qiáng)，無(wú)損耗，但電子云偏移是非常小的，所以這個(gè)不適合高頻微波這類傳輸，但可以傳輸光，因?yàn)槟芰總鬏數(shù)哪芰Ωl率的平方成正比，大家看音箱里面的高音喇叭，一般都用鋁箔做的很小的高音喇叭，卻能發(fā)出足夠強(qiáng)的能量，這個(gè)跟光纖概念是一樣的。 這個(gè)只是博主的一家之言，有些地方不盡完善，只是表達(dá)自己對(duì)電磁場(chǎng)的理解，歡迎高人指正。 |