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. Modos transversales se producen en de radio ondas y microondas confinados a una guía de ondas , y también en luz ondas en una fibra óptica y en un láser 's resonador óptico . [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 ondas está restringido a los que encajan entre las paredes. Por esta razón, se cuantifican los modos admitidos por una guía de ondas . 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 en masa , 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 las condiciones de contorno son impuestas por una estructura física, una onda de una frecuencia particular puede describirse en términos de un modo transversal (o superposición de tales 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 láser gaussiano no central se puede describir de manera equivalente como un superposición de modos Hermite-Gaussianos o modos Laguerre-Gaussianos que 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 se transporta normalmente en el modo TEM fundamental. El modo TEM también se suele asumir para la mayoría de los otros formatos de líneas de conductores eléctricos. Esta es principalmente una suposición precisa, pero una excepción importante es la microcinta que tiene un componente longitudinal significativo de la onda propagada debido a la falta de homogeneidad en el límite del sustrato dieléctrico debajo del conductor y el aire por encima de él. En una fibra óptica u otra guía de ondas dieléctrica, los modos son generalmente del tipo híbrido.
En las guías de onda rectangulares, los números de modo rectangular se designan mediante 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 largo del ancho de la guía de onda yn es el número de medias ondas. -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]
