Un campo evanescente disminuye exponencialmente en una dirección espacial. En una guía metálica por debajo del corte se trata de decaimiento axial; en el revestimiento de una guía óptica suele ser transversal. No comparten una única escala de longitud ni significan ausencia de energía en cualquier dirección.
1. Amplitud y cuadrado de amplitud
Para una componente E(x) = E0e−αx, α tiene unidades de m−1. La longitud de amplitud 1/e es δ = 1/α; la del cuadrado es 1/(2α).
| Distancia | Relación de amplitud | Relación del cuadrado |
|---|---|---|
| δ | 0,368 aproximadamente. | 0,135 aproximadamente. |
| 2δ | 0,135. | 0,0183. |
| 3δ | 0,0498. | 0,00248. |
El cuadrado no representa automáticamente la potencia transmitida en cualquier dirección. El vector de Poynting se obtiene de la relación entre campos eléctrico y magnético y determina dirección y magnitud del flujo de energía.
2. Guía metálica por debajo del corte
En una guía rectangular ideal llena de aire, β² = k0²−kc². Por debajo del corte no hay una onda viajera ordinaria con β real. La constante de decaimiento es α = √(kc²−k0²).
Para TE10 en WR-90, a = 22,86 mm y f = 5 GHz, kc = π/a y k0 = 2πf/c. Resultan α ≈ 88,9 m−1 y una longitud 1/e de amplitud de unos 11,25 mm.
El decaimiento corresponde aproximadamente a 0,772 dB/mm, no por μm. El S21 de una pieza finita con dos transiciones no viene determinado únicamente por ese exponente.
3. Guiado óptico con decaimiento transversal
Un modo dieléctrico puede propagarse axialmente mientras su campo exterior decae transversalmente en el revestimiento. Un modelo plano sencillo emplea α⊥ = √[β²−(nrevestimientok0)²].
El campo que penetra en el revestimiento forma parte del modo guiado. Esa componente evanescente no significa que la luz deje de avanzar por la guía.
La penetración depende de índices, modo y longitud de onda. Conocer solamente 1550 nm no fija una profundidad de 775 nm ni un porcentaje de energía confinada.
4. Acoplamiento y potencia neta
En reflexión interna total ideal, una sola componente evanescente decreciente no transporta potencia neta media en la dirección de decaimiento. Sí puede haber flujo paralelo a la interfaz.
Un conductor, otra guía o un absorbente próximos modifican las condiciones de contorno. Puede entonces transferirse energía entre estructuras. Un tramo finito por debajo del corte también puede permitir acoplamiento entre sus extremos.
Además de distancia, intervienen adaptación de fase, longitud de interacción y forma modal. Afirmar que estos campos nunca transfieren energía es demasiado amplio.
5. Aplicaciones y medida
Microscopía óptica de campo cercano, acopladores y sensores superficiales utilizan estos campos. En microondas aparecen en discontinuidades y estructuras de acoplamiento, resonadores y filtros.
Una sonda próxima puede cambiar el campo original. Registra modo, dirección, pérdidas materiales, fronteras y superficies de medida. Dos puntos cercanos no caracterizan por sí solos la eficiencia del dispositivo entero.
Confusiones frecuentes
- La profundidad pelicular dentro del metal y el decaimiento evanescente en una cavidad son modelos diferentes.
- Amplitud y cuadrado tienen distintas longitudes 1/e.
- El decaimiento transversal no equivale al bloqueo axial.
- Los valores ópticos en nanómetros no se trasladan a una guía de microondas.
Fuentes: RP Photonics sobre dirección y acoplamiento y Microwaves101 sobre dispersión en guías. Especifica siempre la dirección a la que se refiere el decaimiento.
