¿Qué es una guía de onda?

Una guía de onda es un objeto que dirige el flujo de cualquier tipo de onda. Algunos de los tipos más básicos incluyen cables o tubos huecos que pueden guiar las ondas sonoras. A menudo, las guías de onda se usan para transferir ondas electromagnéticas entre ubicaciones, generalmente usando un tubo hueco hecho de metal eléctricamente conductor. Las guías de onda se usan comúnmente para transferir potencia o señales de comunicación. Cada tipo de ola requiere un tipo diferente de guía.

El tipo de onda que se está guiando dicta la geometría de la guía de ondas. El ancho de la guía, en la mayoría de los casos, debe ser del mismo orden de magnitud que la longitud de las ondas que guiará. Esto significa que una fibra óptica que guía las ondas de luz de alta frecuencia no será efectiva para guiar las ondas de sonido de baja frecuencia. Otros factores, como cuánta pérdida de señal o potencia es aceptable, también ayudan a determinar la mejor guía de onda para una tarea específica.

Las ondas electromagnéticas en el espacio normalmente irradian en todas las direcciones desde su punto de origen. Esto hace que la radiación pierda potencia en proporción al cuadrado de su distancia desde ese punto de origen. Una guía de ondas permite que la radiación se propague en una sola dimensión en circunstancias ideales, evitando que pierda potencia a medida que se propaga.

Las guías de onda funcionan al reflejar la onda de las paredes de la guía. Idealmente, las ondas se propagarán en un patrón en zigzag dentro de la guía de ondas. Esto significa que una guía de ondas a menudo funciona mejor cuando tiene una sección transversal circular o cuadrada.

Hay muchos tipos diferentes de guías de ondas, desde fibras ópticas que permiten la transmisión de datos a través de ondas de luz hasta el canal de Frecuencia de Sonido y Rango (SOFAR), una capa de agua en el océano que actúa como una guía de ondas natural para el canto de las ballenas. Los sistemas de radar usan guías de onda para dirigir las ondas de radio a una antena para que puedan transmitirse a la impedancia adecuada. Los instrumentos científicos también usan guías de onda para medir las propiedades acústicas y ópticas de varios objetos.

Las guías de onda se han utilizado durante siglos, mucho antes de que alguien entendiera cómo funcionaban. La primera guía de ondas diseñada para ondas sonoras fue propuesta por JJ Thomson, un físico británico, en 1893, y probada por otro físico, OJ Lodge, al año siguiente. El trabajo continuó a finales del siglo XIX y principios del siglo XX, y los científicos estudiaron el uso de fibras ópticas como guías de onda para la luz visible en la década de 1920.