Polarización radial

Un haz de luz tiene polarización radial si en cada punto del haz el vector de polarización ( campo eléctrico ) apunta hacia el centro del haz. En la práctica, se puede utilizar una matriz de láminas de onda para obtener 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 apunta hacia el centro del haz. ^{[ 1 ]}

La polarización radial puede producirse 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 sencillo de estos dispositivos es una lámina de onda birrefringente anisotrópica no homogénea que realiza transformaciones de polarización transversalmente no homogéneas de una onda con un estado de polarización inicial uniforme. Otros ejemplos son las láminas q de cristal líquido ^{[ 3 ]} y de metasuperficie . Además, un láser o cualquier fuente de luz colimada puede producir un haz polarizado radialmente, en el que la ventana de Brewster se sustituye por un cono en el ángulo de Brewster . Este último, denominado "polarizador de ángulo de Brewster rotado", fue propuesto y puesto en práctica por primera vez (1986) por John M. Guerra ^{[ 4 ]} en Polaroid Corporation (Polaroid Optical Engineering Dept., Cambridge, Massachusetts) para producir una pupila anular polarizada radialmente y lograr así la superresolución en su microscopio de efecto túnel de fotones . Un bicónico metálico, formado mediante torneado de diamante, se suspendió dentro de un cilindro de vidrio, fijado en sus extremos al centro de dos ventanas transparentes que lo cubrían. La luz colimada que entraba en este dispositivo experimentaba dos reflexiones aire-metal en el bicónico y una reflexión aire-vidrio en el ángulo de Brewster dentro del cilindro de vidrio, para 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 ]}

Un haz polarizado radialmente puede utilizarse para producir un punto focal más pequeño que un haz polarizado lineal o circularmente más convencional, ^{[ 8 ]} y tiene aplicaciones en el atrapamiento óptico . ^{[ 9 ]}

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

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