モード音量

モード体積は、光学およびマイクロ波空洞または光ファイバーの特性評価に使用される性能指数を指す場合があります。

光またはマイクロ波キャビティのモード体積（またはモーダル体積）は、単一のキャビティモードの電磁エネルギーが空間内でどれだけ集中しているかの尺度であり、電磁モードに関連するエネルギーの大部分が閉じ込められる有効体積として表される。この体積を推定するために、さまざまな式が使用されることがある：^[1]

• 電磁エネルギー密度が一定の閾値（例えば、最大エネルギー密度の半分）を超える体積

$${\displaystyle V_{m}=\int \left(|E|^{2}>{\frac {|E_{max}|^{2}}{2}}\right)dV}$$

• 電磁エネルギー密度が一定で最大値に等しい場合にモードが占める体積

$${\displaystyle V_{m}={\frac {\int \epsilon |E|^{2}dV}{\rm {{max}(\epsilon |E|^{2})}}}\;\;\;{\rm {{または}\;\;\;V_{m}={\frac {\int (|B|^{2}/\mu )\;dV}{\rm {{max}(|B|^{2}/\mu )}}}}}}$$

• 電磁エネルギー密度が一定で、より高いエネルギー密度を強調する加重平均値に等しい場合に、モードによって占められる体積。

$${\displaystyle V_{m}={\frac {(\int |E|^{2}dV)^{2}}{\int |E|^{4}dV}}\;\;\;{\rm {{または}\;\;\;V_{m}={\frac {(\int |B|^{2}dV)^{2}}{\int |B|^{4}dV}}}}}}$$

ここで、は電界強度、は磁束密度、は電気誘電率、は透磁率を表します。電磁エネルギーが空洞内に完全に閉じ込められない空洞の場合、これらの表現の修正が必要になる場合があります。^[2]${\displaystyle E}$${\displaystyle B}$${\displaystyle \epsilon }$${\displaystyle \mu }$

空洞または共振器のモード体積は、空洞量子電気力学^{[3]において特に重要であり、そこでは}パーセル効果の大きさ^[4]と空洞光子と空洞内の原子との間の結合強度を決定する。^{[5] [6]}

光ファイバーにおいて、モードボリュームとは光ファイバーがサポートできる結合モードの数である。 ^[7]

モード体積M は、ステップインデックスプロファイルファイバーとべき乗インデックスプロファイルファイバーに対してそれぞれ およびで近似的に与えられます。ここで、gはプロファイルパラメータ、Vは正規化周波数で、この近似値が有効であるためには 5 より大きくなければなりません。 ${\displaystyle V^{2} \over 2}$${\displaystyle {V^{2} \over 2}\left({g \over g+2}\right)}$

• 平衡モード分布
• モードスクランブラー
• マンドレルラッピング
• パーセル効果
• 空洞量子電磁力学
• 空洞摂動理論
• 量子光学

•  この記事には、連邦規格 1037Cのパブリック ドメイン マテリアルが組み込まれています。一般調達局。2022 年 1 月 22 日にオリジナルからアーカイブされました。( MIL-STD-188 をサポート)。