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1、1.归一化频率（1）定义：在所有的频率汇总找出最大的那个数max （用matlab的max函数），在所有的频 率中找出最小的那个数min （用matlab的min函数）。然后把所有的数据这样计算： （x-max）/（x-min）。如此，所有的频率就都归一化为0到1之间的数了。（2）作用：有时候频率的范围会非常的大，使用时会很不方便，将之归一化后就转换到0,1之间了。这样做实现了一个统一的标准，有利于比较各个频率的分布情况。归 一化的另一个目的是防止数据的溢出。2. TEM、TE和TM模的区别在自由空间传播的均匀平面电磁波（空间中没有自由电荷，没有传导电流），电场和磁场都没有和波传播方向平行的分
2、量，都和传播方向垂直。此时，电矢量E，磁矢量H和传播方向k两两垂直。只是在这种情况下，才可以说电磁波是横波。沿一定 途径（比如说波导）传播的电磁波为导行电磁波。根据麦克斯韦方程，导行电磁波在 传播方向上一般是有E和H分量的。光的传播形态分类：根据传播方向上有无电场分 量或磁场分量，可分为如下三类，任何光都可以这三种波的合成形式表示出来。（1）TEM波：在传播方向上没有电场和磁场分量，称为横电磁波。若激光在谐振腔 中的传播方向为z方向，那么激光的电场和磁场将没有z方向的分量！实际的激光模 式是准TEM模，即允许Ez、Hz分量的存在，但它们必须 横向分量，因为较大的Ez 意味着波矢方向偏离光轴较大
3、，容易溢出腔外，所以损耗大，难于形成振荡。（2）TE波（即是物光里的s波）:在传播方向上有磁场分量但无电场分量，称为横电 波。在平面光波导（封闭腔结构）中，电磁场分量有Ey, Hx, Hz，传播方向为z方向。（3）TM波（即是物光里的p波）:在传播方向上有电场分量而无磁场分量，称为横 磁波。在平面光波导（封闭腔结构）中，电磁场分量有Hy, Ex, Ez，传播方向为z方向。3各种散射，弹性散射(1)瑞利散射(Rayleigh scattering)它是半径比光的波长小很多的微粒对入射光的散射。瑞利散射光的强度和入射光波长久的4 次方成反比：I (人)scattering疽(人)0C incide
4、nt人4其中1（X Lnciden是入射光随波长的光强分布函数。也就是说,波长较短的蓝光比波长较长的红光更易散射。瑞利散射可以解释天空为什么是蓝色的，具体解释以及公式推导参见维基百科。(2) 米氏散射(Mie scattering)弹性散射当微粒半径的大小接近于或者大于入射光线的波长久的时候，大部分的入射光线会沿着前进 的方向进行散射，这种现象被称为米式散射。这种大微粒包括灰尘，水滴，来自污染物的颗 粒物质，如烟雾，等等。米式散射的程度跟波长是无关的，而且光子散射后的性质也不会改 变。因此，基于米式散射理论散射的太阳光线会呈现出白色或者灰色。这就是为什么正午经 过太阳照射的云彩经常会呈现白色或
5、者灰色。(3) 拉曼效应(Raman effect)ra:m n也称为拉曼散射(Raman scattering)，属于非弹性散射(Inelastic scattering)。当光线从一个 原子或分子散射出来时，绝大多数的光子，都是弹性散射(elastically scattered)的，这称为 瑞利散射。在瑞利散射下，散射出来的光子，跟射入时的光子，它的能量、频率与波长是相 同的。然而，有一小部份散射的光子(大约是一千万个光子中会出现一个)，散射后的频率 会产生变化，通常是低于射入时的光子频率，原因是入射光子和介质分子之间发生能量交换。 这即是拉曼散射。(4) 布里渊散射(Brillouin
6、 scattering)布里渊散射是光波与声波在光纤中传播时相互作用而产生的光散射过程。具体如下：在注入光功率不高的情况下，光纤材料分子的布朗运动将产生声学噪声，当这种声学 噪声在光纤中传播时，其压力差将引起光纤材料折射率的变化，从而对传输光产生自 发散射作用，同时声波在材料中的传播将使压力差及折射率变化呈现周期性，导致散 射光频率相对于传输光有一个多普勒频移，这种散射称为自发布里渊散射。自发布里 渊散射可用量子物理学解释如下：一个泵浦光子转换成一个新的频率较低的斯托克斯 光子并同时产生一个新的声子；同样地，一个泵浦光子吸收一个声子的能量转换成一 个新的频率较高的反斯托克斯光子。因此在自发布里
7、渊散射光谱中，同时存在能量相 当的斯托克斯和反斯托克斯两条谱线，其相对于入射光的频移大小与光纤材料声子的 特性有直接关系。4.单位为dB时的优势分贝是一个对数单位，原先发明它是为了表示功率的比值。该单位以贝尔的名字命名 的，起源于对电话线衰减的度量，即从电话线一端出现的信号功率与在线的另一端馈 入的信号功率的比值。4.1定义若P1与P2是两个被比较的功率电平，则功率比可利用下式转化为dB:以dB表示的功率比=10 Xlog10(P2/P1)例如，如果P2/P1为1000，则用分贝表示的功率比为30。另外在通信中，损耗的功 率比可表示为：dB=-10 X log10(Pout/Pin)。若V1与
8、V2是两个被比较的电压，则电压比可利用下式转化为dB:以dB表示的电压比=20log10(V2/V1)在工程应用中，dB不仅用来表示比值，还可以用来作为绝对单位。比如某信号的瞬时功率为P1瓦(W),可利用下式转化为dB:以dB表示的功率(dBW) =10 Xlog10(P1)注意P1的单位为瓦。若瞬时功率为毫瓦时，可用dBm来量度，表达式为：以dB表示的功率(dBm ) =10 Xlog10(P1) 注意P1的单位为毫瓦。类似还有微瓦的定义。4.2分贝的优点首先，由于dB是对数，当要表达一个大的比例时，可将数的大小降低下来，如下图 所示。2比1的功率比是3dB，而10 000 000比1也只是
9、73dB。在工程应用中，功率 电平覆盖范围往往很大，因此对真正的数字进行压缩是非常有价值的。20 rr1204Q&D80明率比分贝的另一个优点也源于其对数特性。两个用对数表示的数的相乘可简单地将两个数 的对数相加。因此用dB表示的比例，可以使混合的功率比变得较为容易处理。例如，有两个功率放大器，放大倍数分别为2500和63，分别对应于34dB和18dB。将两个放大器串联，总的放大倍数是多少呢？ 一下子得到2500乘以63的结果不是太容易；当用dB表示时，很快就可以得到34dB+18dB=52dB。同样，由于使用对数，某数倒数的对数可以简单地对该数的对数加一个负号得到。仅仅改变用dB表示的数的符
10、号，比例就可以完全颠倒。比如说 157500是52dB，则 1/157500就是-52dB。但若不用dB表示的话，则1/157500=0.000 006 349，显然要复 杂得多。当遇到将比例提升到更高次方或开方时，dB的优势就更为明显。比如功率比为 63， 对应为18dB。若对其平方，用dB表示的话，可以很方便地表示为 18dB X2=36dB ； 不用dB表示的话，则为63 X 63=3969。3.些有用的数值在工程应用中，经常要将功率比等物理量转换为dB，同时也经常要将dB转换为功率比等物理量。牢记几个与dB转换有关的常用数值，如下表所示，在精度要求不高的 情况下，心算即可完成。功率比d
11、B功率比dB101010231002046100030表中，10的幕次方对应的dB数可以毫不费力地记住，因此此时求以10为底的对数非常方便。最重要的关系是功率比为2对应于3dB。有了这个关系，其他的数值可以很方便地得到。比如，功率比为4=2 X2，对应为3+3=6dB。再比如，功率比为5=10/2, 对应为10-3=7dB。这里的技巧是尽量使数靠近10的幕次方或者2的幕次方。再来看功率比到dB的转换。比如功率比为2500，用科学计数法可以表示为10000/4 o 10000对应为40dB，4对应为6dB。因此2500对应为40-6=34dB。再来看从dB到功 率比的转换，比如 43dB=40d
12、B+3dB，40dB对应为10000，3dB对应为2。因此43dB 对应为 2 X 10000=20000 o5.线宽和 1的相互转换激光起振后，会有一个或多个纵模产生，每个纵模的频率范围就是激光的线宽。注意每个纵 模的频率宽度和纵模之间的间隔是两个不同的概念。纵模间隔是相邻两个纵模中心频率的差 值。激光线宽由谐振腔的品质因数决定，腔的品质因数越高，激光线宽就越窄。考虑激光介 质的增益后，激光的线宽的理论极限由增益介质的自发辐射来决定。如果纵轴是强度，而横轴不是频率，是波长的话。就会涉及线宽在频率和波长之间的转换问 题。推导过程采用微分算法，具体如下：V =上-尖线宽的中心波长）J120人=c nM = c - c任竺（v为线宽的中心频率）VV V V 20120
