Hva er en bølgeleder?
En bølgeleder er et objekt som styrer strømmen til alle typer bølger. Noen av de mest grunnleggende typene inkluderer ledninger eller hule rør som kan lede lydbølger. Ofte blir bølgeledere brukt til å overføre elektromagnetiske bølger mellom lokasjoner, typisk ved bruk av et hulrør laget av elektrisk ledende metall. Bølgeledere brukes ofte til å overføre strøm- eller kommunikasjonssignaler. Hver type bølge krever en annen type guide.
Den bølgetypen som blir guidet, dikterer bølgelederens geometri. Guidens bredde må i de fleste tilfeller være i samme størrelsesorden som lengden på bølgene den vil lede. Dette betyr at en optisk fiber som leder høyfrekvente lysbølger ikke vil være effektiv til å lede lavfrekvente lydbølger. Andre faktorer, som hvor mye tap av signal eller kraft som er akseptabelt, er også med på å bestemme den beste bølgelederen for en spesifikk oppgave.
Elektromagnetiske bølger i rommet stråler normalt ut i alle retninger fra sitt utgangspunkt. Dette fører til at strålingen mister strømmen i forhold til kvadratet med avstanden fra det opprinnelsesstedet. En bølgeleder lar strålingen forplante seg i bare en dimensjon under ideelle omstendigheter, og forhindrer at den mister kraften når den forplanter seg.
Bølgeleder fungerer ved å reflektere bølgen fra veggen på guiden. Ideelt sett vil bølgene forplante seg i et sikksakkmønster i bølgelederen. Dette betyr at en bølgeleder ofte fungerer best når den har et sirkulært eller firkantet tverrsnitt.
Det er mange forskjellige typer bølgeledere, fra optiske fibre som gjør det mulig å overføre data via lysbølger til SOFAR-kanalen (Sound Frequency and Ranging), et lag vann i havet som fungerer som en naturlig bølgeleder for hvalsang. Radarsystemer bruker bølgeledere for å dirigere radiobølger til en antenne slik at de kan overføres med riktig impedans. Vitenskapelige instrumenter bruker også bølgeledere for å måle de akustiske og optiske egenskapene til forskjellige objekter.
Bølgeledere har blitt brukt i århundrer, lenge før noen forsto hvordan de fungerte. Den første bølgelederen designet for lydbølger ble foreslått av JJ Thomson, en britisk fysiker, i 1893 og testet av en annen fysiker, OJ Lodge, neste år. Arbeidet fortsatte utover slutten av 1800- og begynnelsen av 1900-tallet, med forskere som studerte bruken av optiske fibre som bølgeleder for synlig lys på 1920-tallet.