Mis on lainejuht?

Lainejuht on objekt, mis juhib mis tahes tüüpi laine voolu. Mõned kõige elementaarsemad tüübid hõlmavad juhtmeid või õõnsaid torusid, mis võivad helilaineid juhtida. Sageli kasutatakse lainejuhte elektromagnetlainete ülekandmiseks asukohtade vahel, kasutades tavaliselt elektrit juhtivast metallist õõnsat toru. Toite- või sidesignaalide edastamiseks kasutatakse tavaliselt lainejuhte. Iga laine tüüp nõuab erinevat tüüpi juhendit.

Juhitava laine tüüp määrab lainejuhi geomeetria. Juhiku laius peab enamikul juhtudel olema samas suurusjärgus kui lainete pikkus, mida see juhib. See tähendab, et kõrgsageduslikke valguslaineid suunav optiline kiud ei ole efektiivne madala sagedusega helilainete juhtimisel. Teised tegurid, näiteks kui palju signaali või võimsuse kadu on vastuvõetavad, aitavad samuti määrata konkreetse ülesande jaoks parima lainejuhi.

Elektromagnetlained kosmoses kiirgavad tavaliselt oma lähtepunktist välja igas suunas. See põhjustab kiirguse võimsuse vähenemise võrdeliselt selle kauguse ruuduga sellest lähtepunktist. Lainejuht võimaldab kiirgusel levida ideaalsetes tingimustes ainult ühes dimensioonis, vältides selle levimisel võimsuse kaotamist.

Lainejuhid töötavad, peegeldades lainet juhiku seintelt. Ideaalis levivad lained lainejuhis siksakilise mustriga. See tähendab, et lainejuht töötab sageli kõige paremini, kui sellel on ümmargune või ruudukujuline ristlõige.
Lainejuhte on palju erinevat tüüpi, alates optilistest kiududest, mis võimaldavad valguslainete kaudu andmeid edastada, kuni helisageduse ja ulatuse (SOFAR) kanalini, ookeani veekihini, mis toimib vaalalaulu loomuliku lainejuhina. Radarisüsteemid kasutavad lainejuhte raadiolainete suunamiseks antennile, et neid saaks õige impedantsiga edastada. Teaduslikud instrumendid kasutavad lainejuhte ka erinevate objektide akustiliste ja optiliste omaduste mõõtmiseks.

Lainejuhte on kasutatud sajandeid, ammu enne kui keegi aru sai, kuidas need töötavad. Esimese helilainete jaoks mõeldud lainejuhi pakkus välja Briti füüsik JJ Thomson 1893. aastal ja järgmisel aastal katsetas seda teine ​​füüsik OJ Lodge. Töö jätkus 19. sajandi lõpus ja 20. sajandi alguses, kusjuures teadlased uurisid 1920. aastatel optiliste kiudude kasutamist nähtava valguse lainejuhtidena.