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zhaoyuan0426至尊木蟲(chóng) (著名寫(xiě)手)
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關(guān)于電磁波TE,TM,TEM, 激光,偏振光等問(wèn)題
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關(guān)于電磁波TE,TM,TEM, 激光,偏振光等問(wèn)題 首先激光器出來(lái)的光是線偏振的嗎? 而在講到偏振的時(shí)候,一般是指單一電場(chǎng)或者磁場(chǎng)的偏振,比如線偏振光,是不是說(shuō)電場(chǎng)也是線偏振的而磁場(chǎng)也是線偏振的? 書(shū)上講自由空間傳輸?shù)墓馐荰EM波,而在波導(dǎo)中傳輸?shù)氖荰E或者TM波,這三個(gè)概念和偏振有關(guān)嗎?是不是和晶體光學(xué)里的s波p波有什么關(guān)系? 如果波導(dǎo)中傳輸?shù)氖荰E和TM,并且二者都存在的話,怎么在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)上區(qū)別TE,TM呢? |
科技 | 青椒不辣 辣椒不青 | 偏振 | 長(zhǎng)知識(shí) |
光學(xué)相關(guān) | 模式 | 物理 |
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金蟲(chóng) (正式寫(xiě)手)
剛給學(xué)生講過(guò)![]() 1、激光器出來(lái)的光不一定是偏振光,但由于偏振光比較常用,所以大多數(shù)激光器設(shè)計(jì)出光為線偏振光或圓偏振光。偏振激光的產(chǎn)生與激光腔內(nèi)布儒斯特窗(宏觀:選擇偏振)或晶體的各項(xiàng)異性(微觀:選擇受激輻射)有關(guān)。 2、偏振這個(gè)概念是針對(duì)電場(chǎng)(人所能感受到的電磁場(chǎng)強(qiáng)度)這個(gè)物理量的,不要用到磁場(chǎng)上,不然就把自己弄糊涂了。電場(chǎng)振動(dòng)方向垂直入射面的叫TE波,電場(chǎng)振動(dòng)方向在入射面內(nèi)的叫TM波。 3、電磁波在自由空間中傳播時(shí),無(wú)TE或TM的說(shuō)法,所以統(tǒng)稱為T(mén)EM波,就是電磁波的意思,和偏振無(wú)關(guān);而在波導(dǎo)中,電磁波一維受限,此時(shí)會(huì)在受限方向上產(chǎn)生模式分布,即MAXWELL方程組可以分解為兩個(gè)獨(dú)立的方程組,分別為T(mén)E和TM波,和偏振有關(guān)。不同的領(lǐng)域?qū)E和TM波的叫法不同,S波對(duì)應(yīng)TE波,P波對(duì)應(yīng)TM波,本質(zhì)都是一樣的。 4、用一個(gè)偏振片即可區(qū)分TE和TM和自然光,沿偏振片表面法線旋轉(zhuǎn)觀察其透射光有無(wú)亮暗變化即可。若是圓偏振光,則需偏振片和對(duì)應(yīng)的波片搞定。 |
木蟲(chóng) (正式寫(xiě)手)
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TE波,TM波這些概念的確用得很混淆,一般書(shū)上也沒(méi)有詳細(xì)區(qū)分。 光學(xué)中的s波偏振,p波偏振,對(duì)應(yīng)于TE波和TM波,但與波導(dǎo)中的TE波和TM波是不同的。 光學(xué)中的TE,TM波的電磁場(chǎng)分量都只有三個(gè)(一般電磁場(chǎng)分量有6個(gè)),TE(Ez,Hx,Hy,Ez是獨(dú)立的,其他兩個(gè)可以由Ez導(dǎo)出),TM(Hz,Ex,Ey,Hz是獨(dú)立的,其他兩個(gè)可以由Hz導(dǎo)出)。為什么是這樣?因?yàn)榻橘|(zhì)在Z方向是不變化的話,麥克斯韋方程可以拆解成兩組獨(dú)立的方程,一組描述TE波,一組描述TM波。 波導(dǎo)中的TE波和TM波都有五個(gè)分量,TE(Hz,Hx,Hy,Ex,Ey,只有Hz是獨(dú)立的),TM(Ez,Ex,Ey,Hx,Hy,只有Ez是獨(dú)立的)。這方面可以參考講波導(dǎo)的書(shū)。TEM波,就是既有Hz,又有Ez的波。 |
金蟲(chóng) (小有名氣)
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激光器一般都有一個(gè)諧振腔,腔的兩端有兩塊布儒斯特窗,激光在諧振腔里面會(huì)來(lái)回反射。 假設(shè)激光傳播方向是z方向,每一次遇到布儒斯特窗就會(huì)反射掉一部分沿x方向振動(dòng)的線偏振光(布儒斯特窗的設(shè)計(jì)使得每次的入射角都為布儒斯特角),多次反射之后,x方向振動(dòng)的線偏振光就會(huì)全部被反射走,最終透射出來(lái)的就是純凈的y方向振動(dòng)的線偏振光。 電磁場(chǎng)的電場(chǎng)方向、磁場(chǎng)方向、傳播方向三者相互正交,所以若電場(chǎng)是線偏振,那么磁場(chǎng)一定也是線偏振。不過(guò)好像沒(méi)有磁場(chǎng)是線偏振這種說(shuō)法。 TM波和TE波是依照電場(chǎng)分量是在入射面內(nèi)還是與入射面垂直來(lái)區(qū)分的,這兩種波在界面上反射率和透射率會(huì)有不同。 |
木蟲(chóng) (正式寫(xiě)手)
金蟲(chóng) (正式寫(xiě)手)
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激光器產(chǎn)生的光的偏振應(yīng)該和裝置有關(guān)吧,應(yīng)該是各種偏振都有吧,不是非常確定 偏振一般只指電場(chǎng)方向 TEM(transverse electro-magnetic wave) 就是電場(chǎng)磁場(chǎng)都垂直于傳播方向,自由空間的電磁波只有兩個(gè)自由度,電磁場(chǎng)都只能垂直于傳播方向,因此自由空間只能傳播TEM wave; 波導(dǎo)中由于邊界材料的影響,電磁波不在自由,電磁波可以存在縱向分量,所以一般情況下只能傳播TE wave或者 TM wave. TE wave 指的就是電場(chǎng)是橫向的,不存在縱向分量,但是磁場(chǎng)可以存在縱向分量;TM 的意思就是磁場(chǎng)都是橫向的,但電場(chǎng)可以存在縱向分量。 所以幾個(gè)名詞本身和偏振沒(méi)有關(guān)系。如果實(shí)驗(yàn)上要區(qū)別TE 和TM wave的話,應(yīng)該用偏振片就夠了吧,這個(gè)不是很確定 當(dāng)然,這三個(gè)名詞和晶體光學(xué)里的s波p波也沒(méi)有任何關(guān)系,因?yàn)槟抢锏膕波和p波也是用來(lái)定義不同偏振方向的波 |
至尊木蟲(chóng) (知名作家)
木蟲(chóng) (正式寫(xiě)手)
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電磁場(chǎng)在自由空間傳播,只要某個(gè)方向是均勻的(例如Z方向),就會(huì)存在一種電磁波,其六個(gè)場(chǎng)分量對(duì)Z方向的導(dǎo)數(shù)為零,這時(shí)Maxwell方程也可以拆成兩組獨(dú)立方程(和波導(dǎo)類似),這就是光學(xué)中的S波和P波,文獻(xiàn)中也經(jīng)常叫TE波和TM波。不知道大家用過(guò)Comsol這個(gè)軟件沒(méi)有,Comsol里面的RF模塊,In Plane Waves就是這樣的電磁波! |
木蟲(chóng) (小有名氣)
金蟲(chóng) (小有名氣)
用戶注銷 (職業(yè)作家)
金蟲(chóng) (著名寫(xiě)手)
金蟲(chóng) (小有名氣)
木蟲(chóng) (正式寫(xiě)手)
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