Postes de vidrio

La polarización del vidrio es el proceso físico mediante el cual se modifica la distribución de las cargas eléctricas. En principio, las cargas se distribuyen aleatoriamente y no existe un campo eléctrico permanente en el interior del vidrio.

Cuando las cargas se mueven y se fijan en un punto, se registra un campo eléctrico permanente en el vidrio. Este campo eléctrico permite diversas funciones ópticas en el vidrio, imposibles de otro modo. El efecto resultante sería similar a tener polos positivos y negativos como en una batería, pero dentro de una fibra óptica.

El efecto será un cambio en las propiedades de la fibra óptica. Por ejemplo, la polarización del vidrio permitirá generar luz de segundo armónico, que consiste en convertir la luz incidente en otra longitud de onda, el doble de la frecuencia de la radiación original y la mitad de la longitud de onda. Por ejemplo, una radiación infrarroja cercana de alrededor de 1030  nm podría convertirse, mediante este proceso, en una  longitud de onda de 515 nm, correspondiente a la luz verde.

La polarización del vidrio también permite crear el efecto electroóptico lineal , que puede utilizarse para otras funciones como la modulación de la luz.

La polarización del vidrio se basa en la aplicación de un campo eléctrico que rompe la simetría original del material. Este proceso se realiza aplicando un alto voltaje al vidrio, a la vez que se le aplica calor, luz ultravioleta u otra fuente de energía. El calor permite que las cargas se muevan por difusión, mientras que el alto voltaje les confiere una dirección.

La polarización óptica de fibras de sílice ^{[ 1 ]} permite la generación de segundo armónico a través de la creación de una distribución periódica autoorganizada de cargas en la interfaz núcleo-revestimiento.

La polarización UV ^{[ 2 ]} recibió mucha atención debido a la alta no linealidad reportada, pero el interés disminuyó cuando varios grupos no lograron reproducir los resultados.

Se crean campos eléctricos intensos mediante la polarización térmica de sílice, ^{[ 3 ]} sometiendo el vidrio simultáneamente a temperaturas en el rango de 280  °C y una polarización de unos pocos kilovoltios durante varios minutos. Los cationes son móviles a temperaturas elevadas (p. ej., Na+ ) y son desplazados por el campo de polarización desde el lado del ánodo de la muestra. Esto crea una región de unos pocos micrómetros de espesor de alta resistividad eléctrica empobrecida en iones positivos cerca de la superficie anódica. La región empobrecida está cargada negativamente, y si la muestra se enfría a temperatura ambiente mientras se aplica la tensión de polarización, la distribución de electrones se congela. Después de la polarización, la carga positiva atraída hacia la superficie anódica y la carga negativa dentro del vidrio crean un campo registrado que puede alcanzar 10⁹ ^V  /m. Estudios más detallados, ^{[ 4 ] [ 5 ]} muestran que hay poca o ninguna acumulación de cationes cerca del electrodo del cátodo, y que la capa más cercana al ánodo sufre una neutralización parcial si la polarización persiste durante un tiempo excesivamente largo. El proceso de polarización del vidrio es muy similar al utilizado para la unión anódica , donde el campo eléctrico registrado une la muestra de vidrio al ánodo.

En la polarización térmica, se explotan los efectos de la óptica no lineal creados por el fuerte campo registrado. ^{[ 6 ]} Una no linealidad óptica efectiva de segundo orden surge de χ ⁽²⁾ _eff ~ 3 χ ⁽³⁾ E _rec . En el vidrio de sílice, el coeficiente no lineal inducido es ~1  pm/V, mientras que en las fibras es una fracción de este valor. El uso de fibras con electrodos internos permite polarizar las fibras para que exhiban el efecto electroóptico lineal y luego controlar el índice de refracción con la aplicación de voltaje, para conmutación y modulación. El campo registrado en una fibra polarizada se puede borrar exponiendo la fibra polarizada lateralmente a radiación UV.

Esto permite crear artificialmente una rejilla de campo eléctrico con un período arbitrario, ^{[ 7 ]} que satisface la condición necesaria para la adaptación de cuasi-fase . La polarización periódica se utiliza para la duplicación de frecuencia eficiente en fibras ópticas. ^{[ 8 ]}