Un rotador de Faraday es un rotador de polarización basado en el efecto Faraday , un efecto magnetoóptico que implica la transmisión de luz a través de un material cuando está presente un campo magnético estático longitudinal. El estado de polarización (como el eje de polarización lineal o la orientación de la polarización elíptica ) gira a medida que la onda atraviesa el dispositivo, lo que se explica por una ligera diferencia en la velocidad de fase entre las polarizaciones circulares izquierda y derecha . Por lo tanto, es un ejemplo de birrefringencia circular , al igual que la actividad óptica , pero involucra un material que solo tiene esta propiedad en presencia de un campo magnético .
La birrefringencia circular, que implica una diferencia en la propagación entre polarizaciones circulares opuestas, es distinta de la birrefringencia lineal (o simplemente birrefringencia , cuando el término no se especifica con más detalle), que también transforma la polarización de una onda, pero no a través de una simple rotación.
El estado de polarización gira en proporción al campo magnético longitudinal aplicado de acuerdo con:
donde es el ángulo de rotación (en radianes ), es la densidad de flujo magnético en la dirección de propagación (en teslas ), es la longitud del camino (en metros) donde interactúan la luz y el campo magnético, y es la constante de Verdet para el material. Esta constante de proporcionalidad empírica (en unidades de radianes por tesla por metro, rad/(T·m)) varía con la longitud de onda y la temperatura [1] [2] [3] y se tabula para varios materiales.
La rotación de Faraday es un ejemplo poco común de propagación óptica no recíproca. Aunque la reciprocidad es un principio básico del electromagnetismo , la aparente no reciprocidad en este caso es el resultado de no considerar el campo magnético estático sino solo el dispositivo resultante. A diferencia de la rotación en un medio ópticamente activo como una solución de azúcar, reflejar un haz polarizado de regreso a través del mismo rotador de Faraday no deshace el cambio de polarización que experimentó el haz en su paso hacia adelante a través del medio, sino que en realidad lo duplica. Luego, al implementar un rotador de Faraday con una rotación de 45°, las reflexiones descendentes inadvertidas de una fuente polarizada lineal regresarán con la polarización rotada 90° y pueden bloquearse simplemente con un polarizador ; esta es la base de los aisladores ópticos utilizados para evitar que las reflexiones no deseadas interrumpan un sistema óptico ascendente (en particular un láser).
La diferencia entre la rotación de Faraday y otros mecanismos de rotación de polarización es la siguiente. En un medio ópticamente activo, la dirección de polarización gira o tuerce en el mismo sentido (por ejemplo, como un tornillo de giro a la derecha) para cualquier dirección, por lo que en el caso de una reflexión plana, la rotación original se invierte, devolviendo el haz incidente a su polarización original. Por otro lado, en un rotador de Faraday, el paso de la luz en direcciones opuestas experimenta un campo magnético en direcciones opuestas en relación con la dirección de propagación, y dado que la rotación (en relación con la dirección de propagación) está determinada por el campo magnético (ver ecuación anterior), esa rotación es opuesta entre las dos direcciones de propagación.
