質問: 導波管とモードについて 電磁波理論を勉強しています。 導波管は一般的に最低次のモード(te01)のみを通過させるように設計されている、と参考書に載っていたのですが、複数のモードを通す導波管では何か不都合が起こるのでしょうか? また、te01のみを通過させる導波管に高次のモードの電磁波を入射させるとte01モードに変化して伝搬することになるのでしょうか?
回答: >>複数のモードのうち1つを選んで伝播する、でいいでしょうか? いいえ、一般的には、可能な複数のモードで伝播し、全エネルギーは変わらない(電力は保存される)ということです。 エネルギーの配分比率は、その構成条件により決まります。 つまり導波管の構造を決めたり、変更したときに、実はその比率を決めてしまっていることになります。 例えば、断面が正方形で、te01のモードが伝播させる導波管の場合は、te10モードも同様に伝播可能ですが、不連続などのモード変換が起こる状況を作らなければ、te01のモードで励振された電磁波は、te01のモードだけで伝播してゆきます。 この導波管の途中に、凹凸を付けて、モード変換可能な状況を作れば、その状況に応じて、te01のモードで励振された電磁波でも、その一部はte10モードで伝播してゆきます。 もちろん、全部te10モードで伝播するようにすることも可能ではあります。 この場合のように、伝播可能な複数のモードがあると、全モードに目を光らせておかないと特性が限定できないということになり、te01モードだけに限定した場合の複数倍以上の労力が必要になります。