Orientación de la luz polarizada linealmente procedente de la luz polarizada circularmente que atravesó un cuarto de placa de onda

En ambos casos, la luz está polarizada linealmente a 45° del eje rápido del QWP. La lateralidad decide si rotará + o - 45° desde el eje rápido. Si está mirando en la dirección en que se dirige la luz, girará en la dirección opuesta a la mano. El cálculo de Jones puede mostrar esto, que se puede agregar si es necesario.

Si envía luz polarizada circular a un QWP, la salida siempre es lineal, y el eje de la luz polarizada linealmente está determinado por la orientación de la placa de onda y la direccionalidad de la luz. No depende de la fase general de la entrada. En particular, se polarizará en una de las diagonales que dividen los dos ejes (rápido y lento) de la placa de ondas, y qué diagonal depende de la luz de mano que coloque.

Para ver esto un poco más matemáticamente, piense en cómo describe matemáticamente la luz polarizada circularmente y qué hace un QWP. Si descompongo mi luz a lo largo de los dos ejes de la placa de ondas, entonces es$\vec{E}=E_0(\sin(\omega t),\sin(\omega t \pm \pi/2),0)$, donde el$\pm$es un signo para cada mano. El QWP agregará alguna fase neta poco interesante a estos componentes oscilantes y una diferencia de$\pi/2$(si es un QWP de orden cero, de lo contrario$\pi/2+2n\pi$) a uno de los ejes (dependiendo de qué eje es rápido). Si considera ambos casos de mano en la entrada, obtiene:

Todo esto es óptica lineal, por lo que, en general, puede tratar cada polarización de forma independiente, averiguando cómo se transformarían cada una individualmente a través de cada placa de onda y luego volver a agregarlas al final. Además, tenga en cuenta que la luz antes del QWP en su ejemplo también está polarizada elípticamente. Para cálculos exactos y, en general, para sistemas más complicados, el uso de matrices de Jones es un buen enfoque, como lo sugiere Alfred Centauri en los comentarios, aunque no estoy seguro de que sea necesario un enfoque tan estricto, probablemente pueda hacerlo. a mano como acabo de hacer.

Para una medición, tomar puntos de datos con el polarizador le indicará la magnitud relativa de la elipticidad pero no la lateralidad de la misma, pero debería poder calcular la lateralidad, por ejemplo, midiendo con y sin el QWP que sugirió en un ángulo apropiado y ver la dirección en la que se desvía la elipticidad.

Si la entrada es una mezcla (en el sentido de la mecánica cuántica) de luz polarizada circularmente izquierda y derecha, entonces la salida es una mezcla de luz polarizada linealmente a lo largo de dos ejes perpendiculares (que no es lo mismo que luz polarizada elípticamente). Si lo pasa a través de un polarizador lineal con la alineación correcta, obtendrá tanta luz como la luz polarizada circularmente a la izquierda (o, dependiendo de la orientación, circularmente a la derecha) en primer lugar. Lo que ha creado al combinar la placa de cuarto de onda y el polarizador lineal con la alineación relativa correcta es simplemente un polarizador circular, y parece que eso es lo que realmente quiere.

La forma más fácil de entender las polarizaciones es como puntos en una esfera (que se conoce como esfera de Bloch o esfera de Poincaré).). Si toma los polos norte y sur como polarización circular izquierda y derecha, entonces los puntos ecuatoriales son las polarizaciones lineales (los puntos ecuatoriales antípodas son polarizaciones lineales perpendiculares) y todos los demás puntos en (la superficie de) la esfera son polarizaciones elípticas. Cualquier proceso reversible/no disipativo solo puede girar rígidamente esta esfera. Una placa de cuarto de onda es reversible (puedes deshacer el efecto con otra) y convierte la polarización circular en lineal; eso significa que gira la esfera de Bloch 90° alrededor de algún eje a través del ecuador. Qué eje (y por lo tanto a qué dos puntos ecuatoriales rota los polos) depende del QWP, no de la luz entrante. (Puede rotar el eje girando el QWP). Puede usar este modelo para visualizar qué hará el QWP con cualquier polarización entrante,