Un despolarizador es un dispositivo óptico que se utiliza para alterar la polarización de la luz . Un despolarizador ideal generaría luz polarizada aleatoriamente , independientemente de su entrada, pero todos los despolarizadores prácticos producen una polarización de salida pseudoaleatoria.
Los sistemas ópticos suelen ser sensibles a la polarización de la luz que les llega (por ejemplo, los espectrómetros basados en rejillas ). La polarización no deseada de la entrada a un sistema de este tipo puede provocar errores en la salida del sistema.
El despolarizador Cornu fue uno de los primeros diseños, llamado así por su inventor Marie Alfred Cornu . Consiste en un par de prismas de 45° de cristal de cuarzo , en contacto óptico para formar un cuboide. Los ejes rápidos están separados 90° y a 45° de los lados del despolarizador (ver figura). Cualquier rayo que entra en el prisma pasa efectivamente a través de dos placas de onda . El espesor de estas placas de onda y, por lo tanto, su retardancia varía a lo largo del haz. El cambio de fase se da por [1]
Para un haz de entrada con polarización uniforme, la polarización de salida será periódica en y . 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 se produce refracción, ya que se intercambian los índices de refracción . Por lo tanto, existe cierta separación de los componentes del haz de salida.
Este dispositivo no se utiliza habitualmente hoy en día, pero existen diseños similares disponibles comercialmente.
El despolarizador Lyot es otro diseño temprano. Fue inventado por Bernard Lyot . Consiste en dos placas de onda con sus ejes rápidos separados 45°, siendo la segunda placa el doble de gruesa que la primera. La salida es periódica en función de la longitud de onda y en función del espesor de las placas de onda. Se necesitan consideraciones especiales cuando este despolarizador se va a utilizar para una aplicación particular, porque el espesor óptimo de las placas de onda depende 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 fibra óptica de longitud correcta que mantienen la polarización empalmadas entre sí en un ángulo de 45° en lugar de placas de onda, por lo que no se requieren otros componentes como divisores de haz .
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 menor (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 cuarzo, pero no es birrefringente. El eje rápido del elemento de cuarzo está generalmente a 45° con respecto a 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 cierta desviación del haz debido a la coincidencia imperfecta en el índice de refracción entre el cuarzo y el sílice. La salida es periódica a lo largo del despolarizador. Debido a que el ángulo de cuña es mucho menor que en un despolarizador Cornu, el período es mayor, a menudo alrededor de 100 milisegundos.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.
Los despolarizadores de cuña de cuarzo-cuarzo están disponibles comercialmente, aunque no son comunes. Son similares a los despolarizadores de Cornu, pero con el ángulo de cuña pequeño de la cuña compensada con sílice.
Se pueden utilizar otros materiales birrefringentes en lugar del cuarzo en los diseños anteriores.
Los despolarizadores en cuña presentan una pequeña desviación del haz, incluso si las caras de la óptica son exactamente paralelas. Como 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 en realidad muy ligeramente acuñado (ópticamente).
El despolarizador Lyot y otros dispositivos similares se basan en el hecho de que los retardos de las placas de onda ópticas o retardadores dependen de la frecuencia óptica o de la longitud de onda. Provocan una dispersión del modo de polarización que puede ser perjudicial. Además, no se pueden utilizar para señales (cuasi)monocromáticas. Para estas últimas, se necesitan despolarizadores variables en el tiempo. Estos se componen de retardadores ópticos variables en el tiempo. Una forma eficaz de implementar despolarizadores variables en el tiempo son las placas de onda giratorias o dispositivos ópticos equivalentes.
Una placa de media onda giratoria produce una polarización periódica en el tiempo y, por lo tanto, está efectivamente alterada para obtener respuestas suficientemente lentas. Su polarización de entrada debe ser lineal. La polarización de salida resultante es la polarización lineal giratoria . Del mismo modo, la polarización circular se puede despolarizar con una placa de cuarto de onda giratoria . La polarización de salida es nuevamente lineal. Si se concatenan una placa de media onda y una de cuarto de onda y giran a diferentes velocidades, se despolariza cualquier polarización de entrada. Si las placas de onda no son perfectas, más placas de onda giratorias pueden mejorar el rendimiento. [2] Basados en placas de onda giratorias electroópticas, estos despolarizadores independientes de la polarización están disponibles comercialmente con intervalos de despolarización de hasta360 ns .
En muchas aplicaciones es posible utilizar 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 rotadores de Faraday y cristales líquidos . [3] También es posible despolarizar la luz utilizando fibra óptica . También se logra un grado relativamente alto de despolarización cuando la luz pasa a través de materiales semitransparentes habituales como plástico mate o papel engrasado.
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