Rotador de faraday

Un rotor 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 tanto, es un ejemplo de birrefringencia circular, al igual que la actividad óptica, pero se trata de un material que sólo tiene esta propiedad en presencia de un campo magnético.

Mecanismo

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 mediante una simple rotación..

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

${displaystyle beta =VBd}$

Donde ${displaystyle beta }$ es el ángulo de rotación (en radianos), ${displaystyle B}$ es la densidad del flujo magnético en la dirección de propagación (en teslas), ${displaystyle d}$ es la longitud del camino (en metros) donde la luz y el campo magnético interactúan, y ${displaystyle V}$ es la constante Verdet para el material. Esta constante de proporcionalidad empírica (en unidades de radiantes por tesla por metro, rad/(T·m)) varía con longitud de onda y temperatura y se tabula para diversos materiales.

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 haz polarizado 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, pero en realidad lo duplica. Luego, al implementar un rotador de Faraday con una rotación de 45°, las reflexiones inadvertidas aguas abajo de una fuente polarizada linealmente regresarán con la polarización girada 90° y pueden bloquearse simplemente con un polarizador; esta es la base de los aisladores ópticos que se utilizan para evitar que reflejos no deseados alteren un sistema óptico aguas arriba (particularmente 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) en cualquier dirección, por lo que 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 con respecto a la dirección de propagación, y dado que la rotación (con respecto a la dirección de propagación) está determinada por el campo magnético (ver ecuación anterior), esa rotación es opuesta entre las dos direcciones de propagación.