modo transversal
Un modo transversal de radiación electromagnética es un patrón de campo electromagnético particular de la radiación en el plano perpendicular (es decir, transversal) a la dirección de propagación de la radiación. Los modos transversales ocurren en ondas de radio y microondas confinadas a una guía de ondas , y también en ondas de luz en una fibra óptica y en el resonador óptico de un láser . [1]
Los modos transversales ocurren debido a las condiciones de contorno impuestas a la onda por la guía de ondas. Por ejemplo, una onda de radio en una guía de ondas de metal hueco debe tener una amplitud de campo eléctrico tangencial cero en las paredes de la guía de ondas, por lo que el patrón transversal del campo eléctrico de las ondas está restringido a aquellas que se ajustan entre las paredes. Por esta razón, los modos soportados por una guía de ondas están cuantificados . Los modos permitidos se pueden encontrar resolviendo las ecuaciones de Maxwell para las condiciones de contorno de una guía de ondas dada.
Las ondas electromagnéticas no guiadas en el espacio libre, o en un dieléctrico isotrópico a granel , pueden describirse como una superposición de ondas planas ; estos pueden describirse como modos TEM como se define a continuación.
Sin embargo, en cualquier tipo de guía de ondas donde una estructura física impone condiciones límite , una onda de una frecuencia particular puede describirse en términos de un modo transversal (o superposición de dichos modos). Estos modos generalmente siguen diferentes constantes de propagación . Cuando dos o más modos tienen una constante de propagación idéntica a lo largo de la guía de ondas, entonces hay más de una descomposición modal posible para describir una onda con esa constante de propagación (por ejemplo, un modo de láser gaussiano no central puede describirse de manera equivalente como un superposición de modos de Hermite-Gaussian o modos de Laguerre-Gaussianque se describen a continuación).
Las guías de ondas metálicas huecas llenas de un material isotrópico homogéneo (generalmente aire) admiten los modos TE y TM pero no el modo TEM. En el cable coaxial, la energía normalmente se transporta en el modo TEM fundamental. El modo TEM también se suele asumir para la mayoría de los demás formatos de líneas de conductores eléctricos. En general, esta es una suposición precisa, pero una excepción importante es la microcinta , que tiene un componente longitudinal significativo en la onda propagada debido a la falta de homogeneidad en el límite del sustrato dieléctrico debajo del conductor y el aire sobre él. En una fibra óptica u otra guía de ondas dieléctrica, los modos son generalmente de tipo híbrido.
En las guías de ondas rectangulares, los números de modo rectangulares se designan con dos números de sufijo adjuntos al tipo de modo, como TE mn o TM mn , donde m es el número de patrones de media onda a lo ancho de la guía de ondas y n es el número de patrones de media onda. -patrones de ondas a lo largo de la altura de la guía de ondas. En las guías de ondas circulares, existen modos circulares y aquí m es el número de patrones de onda completa a lo largo de la circunferencia y n es el número de patrones de media onda a lo largo del diámetro. [2] [3]
