基本介紹
- 中文名：微波光學
- 類別：電磁波
- 速率：c≈3×108米/秒
- 原理：麥克斯韋方程組
簡介,特點,光學裝置,相互作用,準光技術,相關學科,
簡介
因而存在著明顯的共性：在自由空間均為以速率c(≈3×108米/秒）傳播的橫電磁波；在不同媒質的分界面上都會發生反射、折射、散射、繞射、干涉等現象；都滿足波動的基本規律。微波的波長比光波要大幾個數量級，繞射效應一般不能忽略；一般光源是非相干的多色源，不容易進行頻率調諧、放大和電控，微波則是相干的單色源，可以採用超外差接收方案，靈敏度比光檢測器高很多；一般光源是非偏振輻射；而微波通常輻射線偏振或圓偏振波。微波幾何光學用射線法來分析微波在媒質中的傳播特性，並用幾何光學原理來設計天線。微波物理光學用於研究：建築物對天線輻射特性的影響；飛行目標對微波的散射截面的估算；雨滴對微波的散射和吸收；超高增益，超低副瓣反射鏡天線的設計等方面。可根據已有的光學儀器原理設計製成一些微波光學裝置。運用準光技術還可以製成各種新型的毫米波、亞毫米波裝置和網路元件，以及各種光波導裝置。
特點
它們都滿足波動的基本規律（如疊加原理、都卜勒效應、惠更斯原理等）。但微波和光波又因波長不同而各有其特點：①微波的波長比光波要大幾個數量級，雖可採用比較成熟的光學方法來設計各種微波裝置，例如採用反射鏡或透鏡來聚焦微波能量，但繞射效應一般不能忽略。另一方面，除天然介質外還可以製成多種微波人造介質，設計較靈活；②一般光源是非相干的多色源，不容易進行頻率調諧、放大和電控,微波則是相干的單色源,可以採用超外差接收方案，其靈敏度比光檢測器高很多；③一般光源是非偏振輻射，而微波通常輻射線偏振或圓偏振波。
光學裝置
根據已有的光學儀器原理設計製成的微波裝置。迄今除反射鏡、透鏡天線和天線陣外，還只有少數幾種光學型微波裝置得到實際套用，如用作測量材料電性能的各種干涉儀和光譜儀；根據雅滿干涉儀原理製成的微波阻抗電橋等。
相互作用
當光波通過加有穩恆電場或磁場的某些材料時，會出現法拉第效應、卡頓－冒登效應、霍爾效應、克爾效應、斯塔克效應與塞曼效應等。原則上，這些效應也會在微波頻率下出現。套用法拉第效應與卡頓－冒登效應可製成隔離器、環行器和相移器等微波器件。
準光技術
可用以製成各種新型的毫米波、亞毫米波裝置和網路元件（如波束波導、干涉儀、開放式諧振腔和光柵耦合器等）,以及各種光波導裝置(如光纖、光環行器、光雙工器和集成光路元件等)。
相關學科
微波幾何光學 用射線法來分析微波在媒質中的傳播特性，並用幾何光學原理來設計天線。諸如：幾何光學法能近似適用的比值（λ/D）的上限(其中λ是波長；D是天線口徑尺寸)；非球面透鏡或反射鏡聚焦微波能量的可能性和公差分析；減輕透鏡重量的結構型式；各種人造介質材料（包括折射率 n連續變化的材料和實用的電控介質材料）以及賦形波束天線等，都已獲得不同程度的解決。
