Un despolarizador o despolarizador es un dispositivo óptico que se utiliza para codificar la polarización de la luz . Un despolarizador ideal produciría luz polarizada aleatoriamente cualquiera que sea su entrada, pero todos los despolarizadores prácticos producen una polarización de salida pseudoaleatoria.
Los sistemas ópticos son a menudo sensibles a la polarización de la luz que llega a ellos (por ejemplo rejilla basados en espectrómetros ). La polarización no deseada de la entrada a dicho sistema puede causar errores en la salida del sistema.
Tipos
Despolarizador Cornu
El despolarizador Cornu fue uno de los primeros diseños, llamado así por su inventora Marie Alfred Cornu . Consiste en un par de prismas de cristal de cuarzo de 45 ° , contactados ópticamente para formar un cuboide. Los ejes rápidos están separados a 90 ° y a 45 ° de los lados del despolarizador (ver figura). Cualquier rayo que ingrese al prisma pasa efectivamente a través de dos placas de ondas . El grosor de estas placas onduladas y, por tanto, su retardo varía a lo largo del haz. El cambio de fase viene dado por [1]
Para un haz de entrada de polarización uniforme, la polarización de salida será periódica en . El cambio de fase también depende de la longitud de onda debido a la dispersión .
El uso de dos prismas significa que la salida es esencialmente coaxial con la entrada. En la interfaz entre los prismas tiene lugar la refracción , ya que se intercambian los índices de refracción . Por tanto, existe cierta separación de los componentes del haz de salida.
Este dispositivo no se usa comúnmente en la actualidad, pero hay diseños similares disponibles comercialmente.
Despolarizador Lyot
El despolarizador Lyot es otro de los primeros diseños. Fue inventado por Bernard Lyot . Consiste en dos placas onduladas con sus ejes rápidos separados por 45 °, con la segunda placa dos veces más gruesa que la primera. La salida es periódica en función de la longitud de onda y en función del espesor de las placas onduladas. Se necesitan consideraciones especiales cuando este despolarizador se va a utilizar para una aplicación particular, porque los espesores óptimos de placa de onda dependen de la longitud de onda de la señal y del espectro óptico con el que se va a utilizar. Está disponible comercialmente para aplicaciones visibles de banda ancha.
Este dispositivo es especialmente atractivo en fibra óptica, donde se utilizan dos piezas de la longitud correcta de fibra óptica que mantiene la polarización empalmadas en un ángulo de 45 ° en lugar de las placas de onda, por lo que no se requieren otros componentes como divisores de haz .
Despolarizador de cuña
Cuarzo-sílice
El despolarizador de cuña de cuarzo-sílice es un diseño comercial común y es similar al despolarizador Cornu, sin embargo, el ángulo entre los dos componentes es mucho más pequeño (2 ° es típico) y solo el primer componente es birrefringente . El segundo componente está hecho de sílice fundida , que tiene un índice de refracción muy similar al del cuarzo, pero no es birrefringente. El eje rápido del elemento de cuarzo está generalmente a 45 ° de la cuña. Todo el dispositivo es mucho más compacto que un despolarizador Cornu (para la misma apertura).
Al igual que con el despolarizador Cornu, existe cierta separación de la salida en función de la polarización, así como alguna desviación del haz debido a la coincidencia imperfecta en el índice de refracción entre el cuarzo y la sílice. La salida es periódica a través del despolarizador. Debido a que el ángulo de la cuña es mucho más pequeño que en un despolarizador Cornu, el período es mayor, a menudo alrededor de 6 mm. Este despolarizador también tiene una orientación preferida debido a su único eje rápido definido. En los despolarizadores de cuña comerciales esto suele estar marcado.
Cuarzo-cuarzo
Los despolarizadores de cuña de cuarzo-cuarzo están disponibles comercialmente, aunque no son comunes. Son similares a los despolarizadores Cornu, pero con el pequeño ángulo de cuña de la cuña compensada con sílice.
Se pueden utilizar otros materiales birrefringentes en lugar del cuarzo en los diseños anteriores.
Los despolarizadores de cuña exhiben una pequeña desviación del haz. Esto es cierto incluso si las caras de la óptica son exactamente paralelas. Debido a que cada mitad de la óptica es una cuña y las dos mitades no tienen exactamente el mismo índice de refracción (para una polarización particular), el despolarizador está efectivamente muy ligeramente acuñado (ópticamente).
Despolarizador variable en el tiempo
El despolarizador Lyot y dispositivos similares se basan en el hecho de que los retardos de las placas de ondas ópticas o retardadores dependen de la frecuencia o longitud de onda óptica. Causan una dispersión por modo de polarización que puede ser perjudicial. Además, no se pueden utilizar para señales (cuasi) monocromáticas. Para esto último, se necesitan despolarizadores variables en el tiempo. Estos están compuestos por retardadores ópticos variables en el tiempo. Una forma eficaz de realizar despolarizadores variables en el tiempo son placas de ondas giratorias o dispositivos ópticos equivalentes.
Una placa de media onda giratoria produce una polarización periódica en el tiempo y, por lo tanto, se codifica de forma eficaz para obtener respuestas suficientemente lentas. Su polarización de entrada debe ser lineal. La polarización de salida resultante es una polarización lineal rotatoria . Asimismo, la polarización circular se puede despolarizar con una placa giratoria de cuarto de onda . La polarización de salida es nuevamente lineal. Si una placa de media onda y un cuarto de onda se concatenan y giran a diferentes velocidades, cualquier polarización de entrada se despolariza. Si las placas de ondas no son perfectas, más placas de ondas giratorias pueden mejorar el rendimiento. [2] Basado en placas de ondas giratorias electroópticas, estos despolarizadores independientes de la polarización están disponibles comercialmente con intervalos de despolarización de hasta 360 ns (ver enlace externo).
Otras formas de producir luz despolarizada
En muchas aplicaciones es posible usar una placa de cuarto de onda para producir luz polarizada circularmente , pero esto solo es posible para luz de un rango limitado de longitudes de onda que está polarizada linealmente para empezar. Se han demostrado otros métodos, como el uso de rotores de Faraday y cristales líquidos . [3] También es posible despolarizar la luz mediante fibra óptica .
Ver también
Referencias
- ^ Norman Hodgson, Horst Weber. Resonadores láser y propagación del haz: fundamentos, conceptos avanzados y aplicaciones (segunda ed.). Saltador. pag. Capítulo 3. ISBN 978-0-387-40078-5.
- ^ "Límites de precisión de los despolarizadores ópticos independientes de la polarización basados en placas de onda giratorias", Reinhold Noe, Benjamin Koch, 25 de enero de 2019, https://arxiv.org/abs/1901.08838
- ^ Diorio, Nicholas J .; Fisch, Michael R .; West, John L. (15 de octubre de 2001). "Despolarizadores de cristal líquido con relleno". Revista de Física Aplicada . Publicación AIP. 90 (8): 3675–3678. doi : 10.1063 / 1.1401799 . ISSN 0021-8979 .
enlaces externos
- "Despolarizador independiente de polarización y codificador de polarización 50 Mrad / s" . Novoptel.