Rotor de Faraday - Faraday rotator

Mecanismo de polarización por efecto Faraday. Las líneas de campo generalmente se cierran mediante un imán permanente alrededor del rotador.

Un rotador de Faraday es un rotador de polarización basado en el efecto Faraday , un efecto magneto-óptico que implica la transmisión de luz a través de un material cuando hay un campo magnético estático longitudinal. El estado de polarización (como el eje de polarización lineal o la orientación de la polarización elíptica ) se rota 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 tanto, es un ejemplo de birrefringencia circular , al igual que la actividad óptica , pero implica 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 más) que también transforma la polarización de una onda pero no a través de una simple rotación.

El estado de polarización se rota en proporción al campo magnético longitudinal aplicado de acuerdo con:

${\ Displaystyle \ beta = VBd \!}$

donde es el ángulo de rotación (en radianes ), es la densidad de flujo magnético en la dirección de propagación (en teslas ), es la longitud de la trayectoria (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 y se tabula para varios materiales. ${\ Displaystyle \ beta}$${\ Displaystyle B}$${\ Displaystyle d}$${\ Displaystyle V}$

La rotación de Faraday es un raro ejemplo 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 rayo polarizado hacia atrás a través del mismo rotador de Faraday no deshace el cambio de polarización que sufrió el rayo en su paso hacia adelante a través del medio, sino que en realidad lo duplica. Luego, al implementar un rotador Faraday con una rotación de 45 °, las reflexiones aguas abajo inadvertidas de una fuente polarizada linealmente regresarán con la polarización girada 90 ° y pueden ser simplemente bloqueadas por un polarizador ; esta es la base de los aisladores ópticos utilizados para evitar que los reflejos no deseados interrumpan un sistema óptico aguas arriba (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 gira en el mismo sentido (por ejemplo, como un tornillo a la derecha) para cualquier dirección, por lo tanto, en el caso de una reflexión plana, la rotación original se invierte, devolviendo el haz incidente a su posición original. polarización. 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 arriba ecuación), esa rotación es opuesta entre las dos direcciones de propagación.

Ver también

• Aislador óptico
• Filtro de línea atómica

Referencias