什么是模式？波导中的电磁波传输模式你了解吗？

  的缩写，本意为“横向”。在模式中特指“与传输方向垂直的方向”。举例，若波导中电磁波传输方向为z方向，则横向为直角坐标系中的x，y方向；或柱坐标系的\rho，\phi方向。

  是电磁波的一种，是指电场矢量垂直于传播方向，电场矢量的分量中没有与传播方向平行的，而磁场矢量的分量中既有与传播方向垂直的也有与传播方向平行的。TE波（Transverse Electric Field）是电磁波的一种，是指电场矢量垂直于传播方向，电场矢量的分量中没有与传播方向平行的，而磁场矢量的分量中既有与传播方向垂直的也有与传播方向平行的。

  是指电磁波的电场和磁场都在垂直于传播方向的平面上的一种电磁波。TE波指电矢量与入射面垂直，或者说传播方向上没有电矢量（横电波）。TM波是指磁矢量与入射面垂直（横磁波）。TEM波指电矢量和磁矢量都与传播方向垂直。

  光的传播形态分类:根据传播方向上有无电场分量或磁场分量,可分为如下三类,任何光都可以这三种波的合成形式表示出来。

  :在传播方向上没有电场和磁场分量,称为横电磁波。若激光在谐振腔中的传播方向为z方向,那么激光的电场和磁场将没有z方向的分量!实际的激光模式是准TEM模,即允许Ez、Hz分量的存在,但它们必须

  横向分量,因为较大的ez意味着波矢方向偏离光轴较大,容易溢出腔外,所以损耗大,难于形成振荡。2、

  3、TM波(即p波):在传播方向上有电场分量而无磁场分量,称为横磁波。在平面光波导(封闭腔结构)中,电磁场分量有Hy, Ex, Ez,传播方向为z方向。

  ** 三者能这样记忆:横电磁波就是电和磁都是横着的,横电波只有电场是横的,横磁波就只有磁场是横的**而所谓横,就是与电磁波传播方向向量k是垂直的,能想象一个单簇的光线就是一根直线的水管,**在水管横截面上的就是与水流方向垂直的,所谓横,就是这一个意思了。

  工程、电磁场理论等课程中有关于TEM、TE、TM模的更为详细的描述。这里会存在一个疑问:不是说电场和磁场以及传播方向都正交相互垂直吗?那为啥会出现不相互垂直的TE/TM波 原因就在于,在介质中传播特别是折射后,产生了折射,原因主要在于介质,由于存在非正交分量,其实可能是导致介质损耗的原因所在!

  振动具有线性叠加性,故波动也同样满足线性叠加性,因此任何其他的方向关系的波动都可以由这两种波通过线性叠加而得到。 动传播的复杂程度首先取决于传播介质的分布情况。 如果传播介质是一维的,那么波的传播方向就只能在一条线上。 如果传播介质是多维的,那么波将从波源出发,向任意方向传播。而波动传播的方向称为波射线(简称波线)。

  由于波在介质中的传播是一个时间过程,所以一定要考虑波在空间中分布的一些时间性的特性。 首先是相位的概念。由于波动是一种周期现象,因此在某一个时刻振子处于一个周期的什么位置是很重要的物理特征,这种位置就叫做相位。其次在波的空间分布中由相位相同的各点组成的一个几何面,称为波阵面(简称波面)。

  波阵面的概念在应用波动图象来分析波动现象时是最重要的。 波面的形状和波源与介质的分布性质紧密关联。最简单的两种情形是:在各向同性的介质中,从点波源发出的波的波阵面是一簇同心球面,称为球面波;从平面状波源发出的波的波阵面是一簇平行平面,称为平面波。

  表面波波导的特征是在边界外有电磁场的存在。其传播模式为表面波。在毫米波与亚毫米波波段，因金属波导管的尺寸太小而使损耗加大和制造困难。

  这时使用表面波波导，除拥有非常良好的传输性外，主要优点是结构相对比较简单，制作容易，可具有

  需要的平面结构。表面波波导的主要形式有：介质线、介质镜像线、H-波导和镜像凹波导。

  TEMmn模在镜面上振幅分布的特点取决于厄米多项式与高斯函数的乘积。厄米多项式的零点决定场的节线，厄米多项式的正负交替的变化与高斯函数随着x、y的增大而单调下降的特征决定着场分布的外形轮廓。