¿Qué es una Placa Ondulada?
Una placa de ondas es un elemento óptico que gira el plano de polarización de la luz entrante para emitir luz con una polarización diferente.
Las placas de media onda desplazan la fase de la luz en λ/2 y giran el plano de polarización cuando la longitud de onda de la luz es λ (léase: lambda). En este caso, la luz saliente sigue estando polarizada linealmente.
Desplazando la fase λ/4, una placa de cuarto de onda puede convertir la luz polarizada linealmente en luz polarizada circularmente. A la inversa, la polarización circular también puede convertirse en polarización lineal.
Usos de las Placas Onduladas
Las placas onduladas se utilizan con frecuencia en situaciones en las que se manipulan equipos ópticos, desde aplicaciones académicas a industriales. En particular, cuando se utilizan equipos láser, las placas de ondas son útiles para cambiar la dirección de la polarización del láser y ajustar la intensidad de la luz.
Por ejemplo, en los láseres de procesamiento, las placas de cuarto de onda se utilizan para convertir la polarización lineal en polarización circular, que se aplica para cortar materiales uniformes. En aplicaciones académicas, el plano de polarización del láser también puede ajustarse con una placa de media onda o similar para obtener una comprensión más detallada de la dinámica vibracional y de disociación de las moléculas. El control de la dirección de polarización es importante porque las excitaciones electrónicas y vibracionales de las moléculas interactúan con un campo eléctrico en una dirección específica.
Por el contrario, si no se desea la excitación en una dirección determinada, se utiliza una placa de cuarto de onda para convertir la luz a polarización circular. Las placas onduladas también pueden utilizarse en dispositivos para el control arbitrario de la división del láser: como el ángulo de polarización lineal puede modificarse con una placa de media onda, es posible combinarla con un divisor de haces que divida la luz en función de la polarización para crear un dispositivo que permita controlar a voluntad la intensidad de los haces separados.
En este caso, la polarización de los dos haces divididos es perpendicular, por lo que, para volver a controlar la polarización, es necesario volver a cambiar el ángulo de polarización utilizando dos espejos o volver a cambiar el ángulo de polarización utilizando una placa de media onda.
Principios de la Placa Ondulada
Las placas onduladas tienen un índice de refracción anisótropo, lo que significa que la velocidad de desplazamiento difiere en función de la dirección de polarización, creando una diferencia de fase. Esto permite cambiar el plano de polarización de la luz polarizada linealmente que ha atravesado la placa ondulada, o convertirla en luz polarizada circularmente. La luz polarizada es aquella en la que la dirección de oscilación del campo eléctrico o magnético está alineada con una dirección constante. En la luz natural, como la del sol, la dirección de oscilación es aleatoria y no polarizada, mientras que en la luz generada artificialmente, como los láseres, es posible polarizar la luz.
Las placas ondulatorias son materiales con índices de refracción diferentes en función de la dirección de polarización (materiales birrefringentes), como el cuarzo. En general, cuanto mayor es el índice de refracción de la luz que viaja a través de un medio, menor es la velocidad de la luz. Por lo tanto, la luz que viaja en la dirección de un índice de refracción bajo (el eje de fase progresiva) se propaga a través del material más rápidamente, mientras que la luz que viaja en la dirección de un índice de refracción alto (el eje de fase lenta) es más lenta.
Estas propiedades pueden utilizarse para crear un desplazamiento de fase entre los componentes de polarización. Si la luz incidente con un cierto ángulo respecto al eje de fase de avance entra en una placa de ondas, los componentes de la luz (vectores) se descomponen en la dirección del eje de fase de avance y en la dirección del eje de fase lenta, dando lugar a un desplazamiento de fase de la luz. Como resultado, el plano de polarización de la luz saliente gira.
Más Información sobre las Placas Onduladas
Cómo Utilizar las Placas Onduladas
Las placas onduladas se utilizan normalmente en soportes con un ángulo de rotación conocido. El ángulo de la placa ondulada y el ángulo de polarización del rayo láser determinan el ángulo de polarización del láser después de su paso. El soporte giratorio es útil porque permite ajustar el haz láser a cualquier ángulo de polarización deseado después de atravesarlo.
El ángulo de polarización tras el paso puede calcularse a partir del ángulo de la placa de ondas y el ángulo de polarización del láser, pero para comprobarlo realmente, la luz tras el paso se hace pasar por un polarizador y se observa la intensidad de la luz. En este punto, también es posible comprobar la luz dispersándola en un papel, pero hay que tener cuidado porque, en el caso de los láseres de alta intensidad, el papel puede quemarse o la luz fuertemente dispersada puede dañar los ojos aunque se utilicen gafas de protección contra la luz.
Para un método más seguro y cuantitativo, se recomienda utilizar un medidor de potencia o similar para comprobar que la intensidad es máxima en un ángulo determinado.