Mikä on aaltojohto?

Aaltojohdin on kohde, joka ohjaa minkä tahansa aaltotyypin virtausta. Jotkut perustyypeistä sisältävät johdot tai ontot putket, jotka voivat ohjata ääniaaltoja. Usein aaltoputkia käytetään siirtämään sähkömagneettisia aaltoja paikkojen välillä, tyypillisesti käyttämällä sähköä johtavasta metallista valmistettua onttoa putkea. Aaltoputkia käytetään yleisesti tehon tai viestintäsignaalien siirtämiseen. Jokainen aaltotyyppi vaatii erityyppisen ohjaimen.

Ohjattavan aallon tyyppi määrää aaltoputken geometrian. Ohjaimen leveyden on useimmissa tapauksissa oltava samassa suuruusluokassa kuin sen ohjaamien aaltojen pituus. Tämä tarkoittaa, että optinen kuitu, joka ohjaa korkeataajuisia valoaaltoja, ei ole tehokas ohjaamaan matalataajuisia ääniaaltoja. Muut tekijät, kuten kuinka suuri signaalin tai tehon menetys on hyväksyttävä, auttavat myös määrittämään parhaan aaltoputken tiettyä tehtävää varten.

Avaruuden sähkömagneettiset aallot säteilevät normaalisti lähtöpisteestään kaikkiin suuntiin. Tämä saa säteilyn menettämään tehonsa suhteessa sen etäisyyden neliöön lähtöpisteestä. Aaltoputki sallii säteilyn leviämisen vain yhdessä ulottuvuudessa ihanteellisissa olosuhteissa estäen sitä menettämästä tehoa etenessään.

Aaltoputket toimivat heijastamalla aaltoa ohjaimen seiniltä. Ihannetapauksessa aallot etenevät siksak -kuvioina aaltojohdon sisällä. Tämä tarkoittaa, että aaltojohdin toimii usein parhaiten, kun sen poikkileikkaus on pyöreä tai neliö.
Aaltoputkia on monia erityyppisiä, optisista kuiduista, jotka mahdollistavat tiedon siirtämisen valoaaltojen kautta SOFAR -kanavaan (Sound Frequency and Ranging), joka on vesikerros valtameressä ja toimii valaiden laulun luonnollisena aaltoputkena. Tutkajärjestelmät käyttävät aaltoputkia radioaaltojen ohjaamiseen antenniin, jotta ne voidaan lähettää oikealla impedanssilla. Tieteelliset instrumentit käyttävät myös aaltoputkia erilaisten esineiden akustisten ja optisten ominaisuuksien mittaamiseen.

Aaltoputkia on käytetty vuosisatojen ajan, kauan ennen kuin kukaan ymmärsi niiden toiminnan. Ensimmäisen ääniaalloille suunnitellun aaltojohdon ehdotti brittiläinen fyysikko JJ Thomson vuonna 1893, ja toinen fyysikko, OJ Lodge, testasi sitä seuraavana vuonna. Työtä jatkettiin 19 -luvun lopulla ja 20 -luvun alussa, kun tutkijat tutkivat optisten kuitujen käyttöä näkyvän valon aaltoputkina 1920 -luvulla.