Qu'est-ce qu'un guide d'ondes?
Un guide d'ondes est un objet qui dirige le flux de tout type de vague. Certains des types les plus fondamentaux comprennent les fils ou les tuyaux creux pouvant guider les ondes sonores. Les guides d'ondes sont souvent utilisés pour transférer des ondes électromagnétiques entre des emplacements, généralement à l'aide d'un tube creux en métal électriquement conducteur. Les guides d'ondes sont couramment utilisés pour transférer des signaux d'alimentation ou de communication. Chaque type de vague nécessite un type de guide différent.
Le type d'onde guidé dicte la géométrie du guide d'ondes. La largeur du guide doit, dans la plupart des cas, être du même ordre de grandeur que la longueur des vagues qu'il guidera. Cela signifie qu'une fibre optique qui guide les ondes lumineuses à haute fréquence ne sera pas efficace pour guider les ondes sonores à basse fréquence. D'autres facteurs, tels que le niveau de perte de signal ou de puissance acceptable, aident également à déterminer le meilleur guide d'onde pour une tâche spécifique.
Les ondes électromagnétiques dans l'espace rayonnent normalement dans toutes les directions à partir de leur point d'origine. Cela provoque une perte de puissance du rayonnement proportionnelle au carré de sa distance par rapport à ce point d'origine. Un guide d’ondes permet au rayonnement de se propager dans une seule dimension dans des conditions idéales, l’empêchant ainsi de perdre de la puissance lorsqu’il se propage.
Les guides d’ondes fonctionnent en réfléchissant la vague sur les parois du guide. Idéalement, les ondes se propageront en zigzag dans le guide d'ondes. Cela signifie qu'un guide d'onde fonctionne souvent mieux lorsqu'il a une section transversale circulaire ou carrée.
Il existe de nombreux types de guides d'ondes, des fibres optiques permettant la transmission de données via des ondes lumineuses au canal SOFAR (Sound Frequency and Ranging), une couche d'eau dans l'océan servant de guide d'ondes naturel pour le chant des baleines. Les systèmes radar utilisent des guides d’ondes pour diriger les ondes radioélectriques vers une antenne, de sorte qu’elles puissent être transmises avec la bonne impédance. Les instruments scientifiques utilisent également des guides d’ondes pour mesurer les propriétés acoustiques et optiques de divers objets.
Les guides d'ondes sont utilisés depuis des siècles, bien avant que quiconque comprenne leur fonctionnement. Le premier guide d'onde conçu pour les ondes sonores a été proposé par JJ Thomson, physicien britannique, en 1893, et testé par un autre physicien, OJ Lodge, l'année suivante. Les travaux se sont poursuivis tout au long de la fin du 19e et du début du 20e siècle. Les scientifiques ont étudié l'utilisation de fibres optiques comme guides d'ondes pour la lumière visible dans les années 20.