Hvad er en bølgeleder?
En bølgeleder er et objekt, der dirigerer strømmen i enhver bølgetype. Nogle af de mest basale typer inkluderer ledninger eller hule rør, der kan styre lydbølger. Ofte bruges bølgeledere til at overføre elektromagnetiske bølger mellem placeringer, typisk ved anvendelse af et hult rør fremstillet af elektrisk ledende metal. Bølgeledere bruges ofte til at overføre strøm- eller kommunikationssignaler. Hver bølgetype kræver en anden type guide.
Den type bølge, der styres, dikterer bølgelederens geometri. Guidens bredde skal i de fleste tilfælde være i samme størrelsesorden som længden af de bølger, den vil styre. Dette betyder, at en optisk fiber, der leder højfrekvente lysbølger, ikke er effektiv til at styre lavfrekvente lydbølger. Andre faktorer, som hvor meget tab af signal eller strøm der er acceptabelt, hjælper også med at bestemme den bedste bølgeleder til en bestemt opgave.
Elektromagnetiske bølger i rummet stråler normalt ud i alle retninger fra deres oprindelsessted. Dette medfører, at strålingen mister strømmen i forhold til kvadratet for dens afstand fra dette oprindelsessted. En bølgeleder tillader stråling at udbrede sig i kun en dimension under ideelle omstændigheder og forhindrer, at den mister magten, når den forplantes.
Bølgeledere arbejder ved at reflektere bølgen fra guiderne. Ideelt set vil bølgerne forplantes i et zigzagmønster i 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- og rangeringskanalen (SOFAR), et lag vand i havet, der fungerer som en naturlig bølgeleder til hvalsang. Radarsystemer bruger bølgeledere til at dirigere radiobølger til en antenne, så de kan transmitteres med den rette impedans. Videnskabelige instrumenter bruger også bølgeledere til at måle de akustiske og optiske egenskaber ved forskellige genstande.
Bølgeledere er blevet brugt i århundreder, længe før nogen forstod, hvordan de arbejdede. Den første bølgeleder designet til lydbølger blev foreslået af JJ Thomson, en britisk fysiker, i 1893 og testet af en anden fysiker, OJ Lodge, det næste år. Arbejdet fortsatte i slutningen af det 19. og det tidlige 20. århundrede, hvor forskere studerede brugen af optiske fibre som bølgeledere til synligt lys i 1920'erne.