Polarización radial

Un haz de luz tiene polarización radial si en cada posición del haz el vector de polarización ( campo eléctrico ) apunta hacia el centro del haz. En la práctica, se puede utilizar una matriz de placas de onda para proporcionar una aproximación a un haz polarizado radialmente. En este caso, el haz se divide en segmentos (ocho, por ejemplo) y el vector de polarización promedio de cada segmento se dirige hacia el centro del haz. ^[1]

La polarización radial se puede producir de diversas maneras. Es posible utilizar los denominados dispositivos q ^[2] para convertir la polarización de un haz a un estado radial. El ejemplo más simple de dichos dispositivos es la placa de onda birrefringente anisotrópica no homogénea que realiza transformaciones de polarización transversalmente no homogéneas de una onda con un estado inicial de polarización uniforme. Los otros ejemplos son el cristal líquido ^[3] y las placas q de metasuperficie . Además, un haz polarizado radialmente se puede producir mediante un láser o cualquier fuente de luz colimada, en la que la ventana de Brewster se reemplaza por un cono en el ángulo de Brewster . Llamado "Polarizador de ángulo de Brewster rotado", este último fue propuesto y puesto en práctica por primera vez (1986) para producir una pupila anular polarizada radialmente por Guerra ^[4] en Polaroid Corporation (Departamento de Ingeniería Óptica Polaroid, Cambridge, Massachusetts) para lograr una superresolución en su microscopio de efecto túnel de fotones. Se montó un bicono de metal, formado mediante torneado de diamante, dentro de un cilindro de vidrio. La luz colimada que entraba en este dispositivo sufría dos reflexiones aire-metal en el bicono y una reflexión aire-vidrio en el ángulo de Brewster dentro del cilindro de vidrio, para así salir como luz polarizada radialmente. Kozawa propuso posteriormente un dispositivo similar. ^[5]

Un concepto relacionado es la polarización azimutal , en la que el vector de polarización es tangente al haz. Si un láser se enfoca a lo largo del eje óptico de un material birrefringente , las polarizaciones radial y azimutal se enfocan en planos diferentes. Se puede utilizar un filtro espacial para seleccionar la polarización de interés. ^[6] Los haces con polarización radial y azimutal se incluyen en la clase de haces vectoriales cilíndricos . ^[7]

Se puede utilizar un haz polarizado radialmente para producir un punto enfocado más pequeño que un haz polarizado lineal o circularmente más convencional, ^[8] y tiene usos en el atrapamiento óptico . ^[9]

Se ha demostrado que un haz polarizado radialmente se puede utilizar para aumentar la capacidad de información de la comunicación óptica en el espacio libre a través de multiplexación por división de modos, ^[10] y la polarización radial puede "autocurarse" cuando se obstruye. ^[11]

En intensidades extremas, se han demostrado pulsos láser polarizados radialmente con intensidades relativistas y duraciones de pulso de pocos ciclos mediante ensanchamiento espectral, conversión de modo de polarización y compensación de dispersión adecuada. ^[12] El componente de campo eléctrico longitudinal relativista se ha propuesto como un impulsor de la aceleración de partículas en el espacio libre ^{[13] [14]} y se ha demostrado en experimentos de prueba de concepto. ^[15]