Combinando la energía de dos fibras ópticas que transmiten luz visible

Teóricamente sí, aunque la respuesta a su pregunta puede depender de las propiedades de las dos fuentes.

Si, por ejemplo, las dos fuentes tienen diferentes longitudes de onda, entonces necesita una superficie de vidrio con un revestimiento óptico que refleje una longitud de onda y transmita la otra. Por el principio de reversibilidad, si tuviera una fuente con las dos longitudes de onda mezcladas, podría usar la misma superficie recubierta para dividir las dos longitudes de onda, y si invierte la dirección, los caminos tomados no deberían cambiar.

Sin embargo, a partir de su pregunta, tengo la sensación de que está hablando de dos fuentes con la misma longitud de onda. En ese caso, deben ser coherentes y estar en fase entre sí, y puede usar un divisor de haz normal de 50-50.

Esto también se deriva del principio de reversibilidad, aunque no es tan obvio. Si tiene una fuente, ciertamente puede usar un divisor de haz 50-50 para dividirla en dos haces y unirlos en fibras ópticas. Por lo tanto, debe poder hacer lo mismo a la inversa. Sin embargo, como notó correctamente, si simplemente apunta ambos rayos hacia el divisor de rayos, obtendrá dos rayos.

El truco consiste en pensar en el sistema invertido de forma ligeramente diferente. En el sistema inverso, tienes dos haces de entrada, uno de intensidad$I$tal como esperabas, y un segundo haz de entrada de intensidad cero. Estos se combinan en el divisor de haz en dos haces de salida de intensidad$I/2$que están en fase entre sí.

Por lo tanto, en el caso de avance, ¡los dos haces de entrada también deben estar en fase entre sí! Si lo son, interferirán destructivamente para producir un haz de salida de intensidad cero en un puerto e interferirán constructivamente para producir el haz de salida de intensidad deseado.$I$en el otro puerto.

Esto supone un divisor de haz sin pérdidas ideal con todos los haces perfectamente alineados, etc. En realidad, no obtendrá una transmisión perfecta (ni en el caso inverso), pero obtendrá mucho mejor que el 50%.

Hay un teorema en óptica (no recuerdo los detalles exactos) que establece que es imposible combinar dos haces de luz con pérdida cero si los dos haces son idénticos. En otras palabras, si tienen la misma polarización, la misma longitud de onda, etc. entonces lo mejor que se puede hacer es usar un divisor de haz, lo que inevitablemente implica una pérdida de potencia óptica. Si algún parámetro es diferente, digamos la longitud de onda, entonces, en principio, se puede usar, por ejemplo, una rejilla de difracción para combinarlos sin pérdida teórica de potencia óptica.

Depende de la propiedad de las dos fuentes como explicó el tomate. Puede echar un vistazo al artículo de combinación de haces en la enciclopedia óptica para tener una visión general ( https://www.rp-photonics.com/beam_combining.html?s=ak ). Pero algunas precisiones:

• Si las dos fuentes tienen diferentes longitudes de onda, puede usar la combinación espectral usando un espejo dicroico o una rejilla.
• Si las dos fuentes tienen diferentes estados de polarización, puede usar un divisor de haz de polarización. Ya sea una fibra o un cubo.
• Si las dos fuentes son coherentes, puede usar una combinación de haz coherente que necesita el uso de un bucle de control de fase de bloqueo para hacer que las dos fuentes interfieran de manera constructiva.
• Si las dos fuentes no son coherentes pero tienen longitudes de onda muy cercanas, puede usar una técnica de menor rendimiento que es una configuración en mosaico con un cubo de esquina como puede ver en el esquema y la foto a continuación: