Kas ir viļņvads?

Vadītā viļņa veids nosaka viļņvada ģeometriju. Vadlīnijas platumam vairumā gadījumu jābūt tādā pašā lieluma secībā kā viļņu garumam, ko tā virzīs. Tas nozīmē, ka optiskā šķiedra, kas vada augstfrekvences gaismas viļņus, nebūs efektīva zemas frekvences skaņas viļņu vadīšanā. Citi faktori, piemēram, pieļaujamais signāla vai jaudas zudums, arī palīdz noteikt labāko viļņvadu konkrētam uzdevumam.

Elektromagnētiskie viļņi kosmosā parasti izstaro visos virzienos no to izcelsmes punkta. Tas izraisa starojuma jaudas zudumu proporcionāli tā attāluma kvadrātam no šī sākuma punkta. Viļņvads ideālos apstākļos ļauj starojumam izplatīties tikai vienā dimensijā, neļaujot tam zaudēt jaudu, kad tas izplatās.

Viļņvadi darbojas, atstarojot vilni no vadotnes sienām. Ideālā gadījumā viļņi viļņvadā izplatīsies zigzaga veidā. Tas nozīmē, ka viļņvads bieži darbojas vislabāk, ja tam ir apļveida vai kvadrātveida šķērsgriezums.

Ir daudz dažādu veidu viļņvadu, sākot no optiskajām šķiedrām, kas ļauj pārraidīt datus caur gaismas viļņiem līdz skaņas frekvences un diapazona (SOFAR) kanālam, ūdens slānim okeānā, kas darbojas kā dabisks viļņvads vaļu dziesmai. Radara sistēmas izmanto viļņvadus, lai novirzītu radioviļņus uz antenu, lai tos varētu pārraidīt ar atbilstošu pretestību. Zinātniskie instrumenti izmanto arī viļņvadus, lai izmērītu dažādu objektu akustiskās un optiskās īpašības.

Viļņvadi ir izmantoti gadsimtiem ilgi, pirms kāds saprata, kā tie darbojas. Pirmo skaņas viļņiem paredzēto viļņvadu ierosināja britu fiziķis Dž.Dž.Tomsons 1893. gadā, un nākamajā gadā to pārbaudīja cits fiziķis OJ Lodge. Darbs turpinājās 19. gadsimta beigās un 20. gadsimta sākumā, zinātniekiem 1920. gados pētījot optisko šķiedru izmantošanu kā redzamās gaismas viļņvadus.