Un despolarizador o despolarizador es un dispositivo óptico utilizado 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 suelen ser sensibles a la polarización de la luz que les llega (por ejemplo, los espectrómetros de rejilla ). La polarización no deseada de la entrada a dicho sistema puede causar errores en la salida del sistema.
El despolarizador Cornu fue uno de los primeros diseños, y lleva el nombre de 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 90° y a 45° de los lados del despolarizador (ver figura). Cualquier rayo que entre en el prisma pasa efectivamente a través de dos placas de ondas . El espesor 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 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 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 hoy en día, pero hay diseños similares disponibles comercialmente.
El despolarizador Lyot es otro de los primeros diseños. Fue inventado por Bernard Lyot . Consta de dos placas onduladas con sus ejes rápidos separados 45°, siendo 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 de ondas. Se necesitan consideraciones especiales cuando este despolarizador se va a utilizar para una aplicación particular, porque los espesores óptimos de la 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 en lugar de las placas onduladas se utilizan dos piezas de fibra óptica de longitud correcta que mantienen la polarización empalmadas en un ángulo de 45°, por lo que no se requieren otros componentes como divisores de haz .
El despolarizador en 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 del 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 la sílice. La salida es periódica a través del despolarizador. Debido a que el ángulo de cuña es mucho menor que en un despolarizador Cornu, el período es mayor, a menudo alrededor6mm . 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 en cuña de cuarzo-cuarzo están disponibles comercialmente, aunque no son comunes. Son similares a los despolarizadores Cornu, pero con el pequeño ángulo de cuña compensado con sílice.
Se pueden usar otros materiales birrefringentes en lugar de 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 efectivamente está muy ligeramente acuñado (ópticamente).
El despolarizador de 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. Provocan una dispersión del 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 se componen de 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 giratoria de media onda produce una polarización que es periódica en el tiempo y, por lo tanto, está efectivamente codificada para obtener respuestas suficientemente lentas. Su polarización de entrada debe ser lineal. La polarización de salida resultante es una polarización lineal giratoria . Asimismo, la polarización circular se puede despolarizar con una placa giratoria de cuarto de onda . La polarización de salida vuelve a ser lineal. Si se concatenan una placa de media onda y una de cuarto de onda y giran a diferentes velocidades, cualquier polarización de entrada se despolariza. Si las placas onduladas no son perfectas, más placas onduladas giratorias pueden mejorar el rendimiento. [2] Basados en placas de ondas 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 un cuarto de onda para producir luz polarizada circularmente , pero esto sólo es posible para luz de un rango limitado de longitudes de onda que, para empezar, está polarizada linealmente . 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 consigue un grado de despolarización relativamente alto cuando la luz atraviesa materiales semitransparentes habituales, como plástico mate o papel engrasado.
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