Esto es para cualquier persona con experiencia en óptica/imágenes/fotografía, así como para cualquiera a quien le guste resolver complicados problemas de física.
Como sugiere el título, se trata de combinar dos (a todos los efectos prácticos) haces de luz idénticos en un sistema óptico en un haz del doble de intensidad. Eso sí, no estoy hablando de rayos láser monocromáticos, aunque el problema de fondo sería el mismo. Como ejemplo, imagina un sofisticado sistema de imágenes que hayas construido y con el que miras objetos, que son bastante oscuros. Por lo tanto, le gustaría mejorar la calidad de la imagen recolectando la mayor cantidad de luz posible proveniente de esa fuente utilizando no una, sino varias copias de su elegante dispositivo. Luego, proyecta los rayos de esos dispositivos en, digamos, un solo chip CCD y, por lo tanto, termina con una mayor relación señal-ruido. Solo tiene una cámara disponible, por lo que solo comprar algunas cámaras adicionales y superponer las imágenes en su PC NO es una opción.
Ahora, el quid de este problema es: ¿Cómo se combinan múltiples haces idénticos en uno, mientras se mantiene la pérdida de intensidad (que ciertamente se puede esperar) al mínimo?
En general, parece haber dos enfoques básicos para abordar este problema:
No se moleste con la combinación de haces; en su lugar, proyecte los haces desde diferentes ángulos en el CCD y de alguna manera trate con la distorsión/desenfoque variable de las imágenes resultantes causadas por los diferentes ángulos de incidencia.
Intenta combinar las vigas en una sola. Entonces no tendrás que lidiar con los problemas que surgen desde diferentes ángulos como en la primera estrategia.
Intuitivamente, prefiero la opción 2, pero después de reflexionar sobre ella durante una semana, encontré que el problema de combinar vigas idénticas no es sorprendentemente trivial.
Tal vez alguno de ustedes aquí ha tenido que lidiar con un problema similar o tal vez tiene una muy buena idea de cómo resolverlo. Déjame saber lo que piensas, ¡también intentaré explicar algunas de las ideas (erróneas) que tuve un poco más tarde!
Si simplemente desea una suma de las intensidades de entrada y la polarización final del haz de salida no es un problema, entonces puede usar un cubo divisor/combinador de polarización de 2 puertos (PBS/C). Esto puede ser suficiente, por ejemplo, cuando el chip CCD es insensible a la polarización.
Suponiendo que los haces separados espacialmente pero idénticos posean polarización horizontal (haz H), necesitaría una placa de media onda (HWP) para convertir uno de ellos en polarización vertical (haz V) y luego combinarlos en el cubo PBS/C . Supongo que esto podría lograrse con <5% de pérdida total para cada uno de los dos haces. Los componentes de buena calidad con recubrimientos antirreflectantes, etc. probablemente podrían resultar en pérdidas aún menores (<1%).
Usar una placa de onda PBS/C + puede ser una solución elegante en muchas situaciones, pero desafortunadamente, los haces considerados aquí están polarizados aleatoriamente (estamos tratando con fuentes incoherentes como estrellas o moléculas fluorescentes).
Reversibilidad temporal: ¡Tenía el mismo pensamiento! No importa cuán elaborada sea la configuración, uno siempre parece terminar con una compensación severa entre la transmitancia y la eficiencia de la combinación.
Si uno decidiera optar por la opción 1, el desafío sería minimizar la diferencia de ángulo entre los haces incidentes, manteniendo al mismo tiempo la longitud del camino óptico al mínimo (por ejemplo, la distancia entre la lente del tubo y el CCD no debe exceder unas pocas decenas de centímetros) . Solo... como??
dmckee --- gatito ex-moderador