Vad är en vågledare?
En vågledare är ett objekt som styr flödet av vilken typ av våg som helst. Några av de mest grundläggande typerna inkluderar ledningar eller ihåliga rör som kan styra ljudvågor. Ofta används vågledare för att överföra elektromagnetiska vågor mellan platser, vanligtvis med ett ihåligt rör tillverkat av elektriskt ledande metall. Vågledare används ofta för att överföra kraft- eller kommunikationssignaler. Varje vågtyp kräver en annan typ av guide.
Den typ av våg som styrs dikterar vågledarens geometri. Guidens bredd måste i de flesta fall vara i samma storleksordning som längden på vågorna den kommer att styra. Detta innebär att en optisk fiber som styr högfrekventa ljusvågor inte kommer att vara effektiv när det gäller att styra lågfrekventa ljudvågor. Andra faktorer, som hur mycket förlust av signal eller effekt som är acceptabla, hjälper också till att bestämma den bästa vågledaren för en specifik uppgift.
Elektromagnetiska vågor i rymden strålar normalt ut i alla riktningar från deras utgångspunkt. Detta gör att strålningen tappar ström i proportion till kvadratet på dess avstånd från den ursprungspunkten. En vågledare tillåter strålningen att föröka sig i en enda dimension under idealiska förhållanden, vilket förhindrar att den förlorar makten när den sprider sig.
Vågledare fungerar genom att reflektera vågen från guidens väggar. Helst kommer vågorna att spridas i ett sicksackmönster i vågledaren. Detta betyder att en vågledare ofta fungerar bäst när den har ett cirkulärt eller fyrkantigt tvärsnitt.
Det finns många olika typer av vågledare, från optiska fibrer som möjliggör överföring av data via ljusvågor till Sound Frequency and Ranging (SOFAR) -kanalen, ett vattenlager i havet som fungerar som en naturlig vågledare för valssång. Radarsystem använder vågledare för att rikta radiovågor till en antenn så att de kan överföras med rätt impedans. Vetenskapliga instrument använder också vågledare för att mäta de akustiska och optiska egenskaperna hos olika objekt.
Vågledare har använts i århundraden, långt innan någon förstod hur de fungerade. Den första vågledaren utformad för ljudvågor föreslogs av JJ Thomson, en brittisk fysiker, 1893 och testades av en annan fysiker, OJ Lodge, nästa år. Arbetet fortsatte under slutet av 1800-talet och början av 1900-talet, där forskare studerade användningen av optiska fibrer som vågledare för synligt ljus på 1920-talet.