怎样形象地理解波导中微波的模式（TE\TM\TEM）

首先什么是模式，模式就是没有激励源条件下的Maxwell方程的解。

T是transverse 的缩写，本意为“横向”。在模式中特指“与传输方向垂直的方向”。举例来说，如果电磁波在波导内的传播方向是z向，那么在直角坐标系下横向就是x向和y向；或者在柱坐标系中\rho、\phi指向。

TE模式表示“所有电场分量均与传输方向垂直”，即“传输方向上没有电场分量”；TM模式同理。TEM模式意义为“电场、磁场分量均与传输方向垂直”。

TEM波就是横波,HxE与k三者相互垂直,其他方向都没有分量，但有的在波传播方向k上有H波或E波,这就产生了所谓的TE波或TM波

电磁波以某种方式（比如说波导）进行传播，就是导行电磁波。由麦克斯韦方程可知，导行电磁波沿传播方向通常具有E,H两个成分。

对光的传播形态进行分类：按其传播方向是否存在电场分量和磁场分量可划分为以下3种类型。任何一种光均可用上述3种波的综合形式来表达。

1、TEM波:传播方向不含电场、磁场成分的电磁波叫做横电磁波。如果谐振腔内激光传播方向是z，则激光电场与磁场在z方向上就不存在分量！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、TE波(即s波):在传播方向上有磁场分量但无电场分量,称为横电波。在平面光波导(封闭腔结构)中,电磁场分量有Ey, Hx, Hz,传播方向为z方向。

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。

三者可以这样记忆: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,即垂直于电磁波传播方向的向量k，可设想单簇光线为一直线水管，水管横截面内的即垂直于水流方向，所谓横线,就是这个意思了。

微波工程、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:不就是电场与磁场，传播方向是正交互相垂直的嘛？那为什么会有TE/TM波不互相垂直呢，因为它在介质里传播，尤其折射以后，会发生折射，因为介质，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！

波的振动方向最基本的情况可分两种:

图:振动方向与波的传播方向平行,这种波称为纵波

图:振动方向与波的传播方向垂直,这种波称为横波

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。若传播介质为一维，则波传向只能为直线。若传播介质具有多维性，波就会以波源为起点在任何方向上扩散。而波的传播方向称为波射线（简称波线）。

由于波在介质内传播是个时间过程，因此有必要考虑波的某些时间性特征。

首先，相位概念问题。由于波动是周期现象，振子在某个时刻处于周期中的哪个位置是很重要的物理特征之一，这个位置称为相位。

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)。在利用波动图象对波动现象进行分析中，波阵面这个概念至关重要。波面形状及波源同介质分布性质有密切关系。

这里面最简单的是两种，一种是各向同性介质中各点波源入射的波阵面是一团团同心球面，称为球面波；二源于平面状波源，波阵面是一束平行于平面，称为平面波。

在波导理论里，能传输TEM模式波导的横截面结构要求能支撑稳定静电场的存在。故，单导体空心金属波导无法传输TEM模式。

波导分类：一般来说，波导特指各种形状空心金属波导管与表面波波导，表面波波导把所传递的电磁波全部局限于金属管内，也称封闭波导；后者把所导引电磁波束缚于波导结构四周，也称为开波导。

表面波波导的特征是在边界外有电磁场的存在。它的传播方式是表面波。在毫米波及亚毫米波频段，由于金属波导管体积过小，增加了损耗及制作难度。此时采用表面波波导除了传输性好以外，其最大的优点就是结构简单、制造方便、可以有集成电路所要求的平面结构。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。