Hvad er en bølgeleder?
En bølgeleder er et objekt, der dirigerer strømmen af enhver form for bølge.Nogle af de mest basale typer inkluderer ledninger eller hule rør, der kan guide lydbølger.Ofte bruges bølgeledere til at overføre elektromagnetiske bølger mellem steder, typisk ved hjælp af et hul rør lavet af elektrisk ledende metal.Bølgeledere bruges ofte til at overføre strøm- eller kommunikationssignaler.Hver type bølge kræver en anden type guide.
Den type bølge, der styres, dikterer bølgelederens geometri.Guiderne bredde skal i de fleste tilfælde være i samme størrelsesorden som længden af bølgerne, den vil guide.Dette betyder, at en optisk fiber, der styrer højfrekvente lysbølger, ikke vil være effektive til at lede lavfrekvente lydbølger.Andre faktorer, som hvor meget tab af signal eller strøm der er acceptabelt, hjælper også med at bestemme den bedste bølgeleder for en bestemt opgave.
Elektromagnetiske bølger i rummet udstråler normalt i alle retninger fra deres oprindelsespunkt.Dette får strålingen til at miste strømmen i forhold til kvadratet på dens afstand fra det oprindelsespunkt.En bølgeleder giver strålingen mulighed for kun at udbrede sig i en dimension under ideelle omstændigheder, hvilket forhindrer, at den mister strømmen, når den forplantes.
Bølgeledere fungerer ved at reflektere bølgen fra væggene i guiden.Ideelt set vil bølgerne udbrede sig i et zigzagmønster inden for bølgelederen.Dette betyder, at en bølgeleder ofte fungerer bedst, når den har et cirkulært eller firkantet tværsnit.
Der er mange forskellige typer bølgeledere, fra optiske fibre, der giver mulighed for transmission af data via lysbølger til lydfrekvens) kanal, et lag vand i havet, der fungerer som en naturlig bølgeleder for hvalsang.Radarsystemer bruger bølgeledere til at dirigere radiobølger til en antenne, så de kan overføres ved den rette impedans.Videnskabelige instrumenter bruger også bølgeledere til at måle de akustiske og optiske egenskaber ved forskellige objekter.
Bølgeledere er blevet brugt i århundreder, længe før nogen forstod, hvordan de arbejdede.Den første bølgeleder designet til lydbølger blev foreslået af J.J.Thomson, en britisk fysiker, i 1893, og testet af en anden fysiker, O.J.Lodge, det næste år.Arbejdet fortsatte i slutningen af det 19. og begyndelsen af det 20. århundrede, hvor forskere studerede brugen af optiske fibre som bølgeledere for synligt lys i 1920'erne.