Flip de polarización de la luz

Considere un experimento óptico con fotones o pulsos de luz.

¿Existe algún elemento óptico que actúe en el grado de libertad de polarización como el unitario?

tu = 1 2 ( 1 1 − 1 1 ) ?
Elegí la base tal que
| H ⟩ = ( 1 0 ) , | V ⟩ = ( 0 1 )

En caso afirmativo, entonces un fotón que pase dos veces por este dispositivo experimentaría un cambio en la polarización:

tu 2 = ( 0 1 − 1 0 ) ,
como tu | H ⟩ = | V ⟩ y tu | V ⟩ = − | H ⟩ .

¿Existe?

El resultado de pasar por este elemento dos veces sería "cambiar la polarización" o, si lo prefiere, sería un cambio de fase de 180 grados. Eso sería solo un λ / 2 elemento. Pero algo que hace esto "después de pasar dos veces" es más interesante. Lo que está pidiendo es un elemento que gire el ángulo de polarización en 90 grados. Tengo el presentimiento de que podría lograr esto con un elemento birrefringente, pero no estoy seguro de que se pueda hacer cuando no conoce el ángulo de polarización incidente.

Respuestas (1)

Esta es una matriz típica para un elemento ópticamente activo que gira la polarización de la luz. Una cubeta de agua con azúcar hará el trabajo. Proporcional a la concentración de azúcar, puede obtener una rotación de onda arbitraria.

Tenga en cuenta que la matriz U tiene vectores propios imaginarios (1+i)/sqrt(2) y (1-i)/sqrt(2). En consecuencia, a diferencia de las placas λ/4, las ondas propias de dicho sistema están polarizadas circularmente a la izquierda y a la derecha.

Tenga en cuenta también que la actividad óptica es reversible en el tiempo. Se puede obtener un resultado diferente definiendo ambos elementos fuera de la diagonal de U como imaginarios, en cuyo caso las ondas hacia adelante y hacia atrás rotarían en la misma dirección rompiendo la simetría de inversión de tiempo. Este efecto ocurre, por ejemplo, en granadas de bismuto-hierro magnetizadas estáticamente y se emplea en aisladores ópticos.
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