輻射模

輻射模是在介質波導和光波導中,能量向波導周圍介質中輻射的模。

輻射簡介

輻射指的是能量以電磁波或粒子(如阿爾法粒子、貝塔粒子等)的形式向外擴散。自然界中的一切物體,只要溫度在絕對溫度零度以上,都以電磁波和粒子的形式時刻不停地向外傳送熱量,這種傳送能量的方式被稱為輻射。輻射之能量從輻射源向外所有方向直線放射。物體通過輻射所放出的能量,稱為輻射能。輻射按倫琴/小時(R)計算。輻射有一個重要特點,就是它是“對等的”。不論物體(氣體)溫度高低都向外輻射,甲物體可以向乙物體輻射,同時乙也可向甲輻射。一般普遍將這個名詞用在電離輻射。輻射本身是中性詞,但某些物質的輻射可能會帶來危害。

1.1輻射原理

輻射指的是能量以波或是次原子粒子移動的型態傳送。輻射之能量從輻射源向外所有方向直線放射。

輻射以電磁波和粒子(如阿爾法粒子、貝塔粒子等)的形式向外放散。無線電波和光波都是電磁波。它們的傳播速度很快,在真空中的傳播速度與光波(3×10^8米/秒)相同。

1.2主要種類

電離輻射:擁有足夠高能量的輻射,可以把原子電離。一般而言,電離是指電子被電離輻射從電子殼層中擊出,使原子帶正電。由於細胞由原子組成,電離作用可以引致癌症。一個細胞大約由數萬億個原子組成。電離輻射引致癌症的幾率取決於輻射劑量率及接受輻射生物之感應性。α、β、γ輻射及中子輻射均可以加速至足夠高能量電離原子。

非電離輻射:非電離輻射之能量較電離輻射弱。非電離輻射不會電離物質,而會改變分子或原子之旋轉,振動或價層電子軌態。非電離輻射對生物活組織的影響被研究的時間並不長。不同的非電離輻射可產生不同之生物學作用。

1.3常見輻射

常見的輻射有:太陽輻射、電磁輻射、熱輻射。

輻射模

如圖,在n1>n2條件下若全內反射的條件(見反射與折射)得不到滿足,則入射波在介質分界面上將有部分能量輻射到周圍介質中去。通常稱為出現了輻射模。

特點:

①輻射模將輻射(橫向傳輸)功率,造成傳輸損耗增大。

②輻射模具有連續譜。

③輻射模是快波。

④輻射模總場滿足無窮遠處輻射條件,屬正常波。

光纖中的輻射模當β>n2k0時,場沿橫向按指數律衰減,無相移;當β<n2k0時,場沿橫向有相移,在橫向呈駐波形式,波將瀰漫到包層里去,形成輻射模。臨界條件β=n2k0即模的截止條件,此時包層中將開始出現輻射模。光纖中的輻射模與導模(表面波)一起構成光纖的正交完備模系。

圖1  輻射模形成示意圖 圖1 輻射模形成示意圖

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