Bølgeleder

En bølgeleder er en struktur som leder bølger langs en bestemt retning ved å begrense energien og redusere spredning til omgivelsene. Bølgelederens ytelse avhenger av materialenes elektromagnetiske eller akustiske egenskaper og geometrien til grenseflatene. Bølgeledere brukes for elektromagnetiske bølger—som mikrobølger og lys—og for akustiske bølger.

Elektromagnetiske bølgeledere deles inn i dielektriske og metalliske. Dielektriske bølgeledere inkluderer optiske fibre og planare bølgeleder der en kjernen har høyere refraktiv indeks enn omgivelsen, og lys blir totalreflektert ved kjernens grenser. Metalliske bølgeledere består av hule metallrør (rektangulære eller sirkulære) som leder mikrobølger gjennom spesifikke moduser (TE og TM); i visse kabeltyper forekommer også TEM-modus. Det finnes også hybrid- eller plasmonbølgeleder som utnytter grenseeffekter mellom metall og dielektrisk materiale.

Modus og kuttefrekvenser: Hvert modus i en bølgeleder har et bestemt frekvensområde hvor propagasjon er mulig. I optiske fibre avhenger antallet moduser av kjernens diameter og bølgelengden, noe som bestemmer om fiberen er single-mode eller multimode. Dispersion og tap påvirker signalets form og rekkevidde.

Anvendelser inkluderer kommunikasjonsnettverk (fiberoptikk og mikrobølger), radar og romfart, medisinsk bildediagnostikk og presisjonsmåling. Fordeler inkluderer lavt tapsnivå og høy båndbredde innen relevante frekvensområder, mens ulemper inkluderer tap ved bøyning, produksjonskostnader og modal- eller materialeassosierte dispersionseffekter.