Polarizacion de la emision laser

En muchos, aunque no todos, la producción de los casos la de un láser es polarizada. Esto significa normalmente un estado de polarización lineal, donde el campo eléctrico oscila en un cierto (estable) en dirección perpendicular a la dirección de propagación del haz láser. Hay casos ( ocurre por ejemplo con los láseres de fibra) en caso de una manera diferente, por ejemplo, estado de polarización elíptica, pero también más o menos estable se genera, que puede ser transformado en un haz de polarización lineal, por ejemplo, utilizando una combinación adecuada de waveplates. Esto no es posible, sin embargo, de emisión de banda ancha con el estado de polarización de longitud de onda dependiente.

Under special circumstances, radially polarized beams can be generated, where the polarization direction within the beam profile is radially oriented. Usually, a radially polarized beam is generated from a linearly polarized beam with some optical element, but it is also possible to obtain radially polarized emission directly from a laser. The advantage of this approach, applied in a solid-state bulk laser , is that depolarization loss may be avoided. En circunstancias especiales, radialmente polarizados vigas pueden ser generados, en la dirección de polarización en el perfil del haz es de orientación radial. Por lo general, un haz polarizado radialmente se genera un haz de polarización lineal con algún elemento óptico, pero también es posible obtener radialmente polarizados de emisión directa de un láser. La ventaja de este planteamiento, aplicado en un sólido láser de estado mayor, es que la pérdida de la despolarización puede ser evitado.

Polarized laser emission is important for a range of applications . Some examples are: Emisión láser polarizado es importante para una amplia gama de aplicaciones. Algunos ejemplos son:

• nonlinear frequency conversion , where phase matching in a nonlinear crystal is normally obtained only for one polarization direction de conversión de frecuencia no lineal, en fase de juego en un cristal no lineal se obtiene normalmente para una única dirección de polarización
• cases where two laser beams need to be polarization-coupled (→ polarization beam combining ) casos en que dos rayos láser deben polarización de acoplamiento (→ combinación de polarización del haz)
• processing of laser beams in polarization-dependent devices, such as interferometers , semiconductor optical amplifiers , and optical modulators tratamiento de rayos láser en la polarización de los dispositivos dependientes, como los interferómetros, los amplificadores de semiconductor óptico, y moduladores ópticos

However, some lasers (eg many fiber lasers ) do not generate a polarized output. This does not necessarily mean that the laser output is truly unpolarized, containing equal optical powers in two polarization components at any time, without any correlation of the corresponding amplitudes. The polarization state may simply be unstable, eg due to temperature drifts, or randomly switch between different directions. For generating a truly unpolarized laser beam, some kind of polarization-scrambling optical device is usually required. Sin embargo, algunos rayos láser (por ejemplo, los láseres de fibra de muchos) no generan una salida polarizada. Esto no significa necesariamente que la salida del láser es verdaderamente polarizada, con igualdad de poderes óptica en dos componentes de polarización en cualquier momento, sin ningún tipo de correlación de las correspondientes amplitudes. El estado de polarización sólo puede ser inestable, por ejemplo, debido a las derivas de temperatura, o al azar cambiar entre diferentes direcciones. Para generar un haz de láser verdaderamente polarizada, una especie de polarización para descifrar dispositivo óptico suele ser necesario.

The degree of linear polarization is often quantified with the polarization extinction ratio (PER), defined as the ratio of optical powers in the two polarization directions, often specified in decibels , and measured by recording the orientation-dependent power transmission of a polarizer. Of course, the extinction ratio of the polarizer itself must be higher than that of the laser beam . El grado de polarización lineal es a menudo cuantificada con la relación de la extinción de polarización (PER), definido como la relación de los poderes ópticos en las dos direcciones de polarización, a menudo se especifica en decibelios, y se mide mediante el registro de la orientación de la transmisión de energía a cargo de un polarizador. De Por supuesto, la extinción de la relación entre el polarizador sí misma debe ser mayor que la de los rayos láser.

Mechanisms for Polarized or Unpolarized Emission Mecanismos para la emisión polarizada o no polarizada

Different mechanisms can be responsible for linearly polarized emission of a laser: Diversos mecanismos pueden ser responsables de las emisiones de polarización lineal de un láser:

• The laser gain may be polarization dependent. This is the case in some anisotropic laser crystals (eg Nd:YVO ₄ or Nd:YLF ), but also in some semiconductor optical amplifiers . El aumento de láser puede ser dependiente de la polarización. Este es el caso de algunos cristales de láser anisotrópico (por ejemplo, Nd: YVO ₄ o Nd: YLF), pero también en algunos amplificadores de semiconductor óptico.
• The resonator losses may be polarization dependent, eg when the resonator contains a Brewster plate or even only a slightly tilted optical component. Las pérdidas del resonador puede ser dependiente de la polarización, por ejemplo, cuando el resonador contiene una placa de Brewster, o incluso sólo un componente óptico ligeramente inclinado.

Note that a very small gain or loss difference for the two polarization directions can be sufficient for obtaining a stable linear polarization, provided that there is no significant coupling of polarization modes within the laser resonator . Tenga en cuenta que un aumento muy pequeño o la diferencia de pérdida para las dos direcciones de polarización puede ser suficiente para obtener una polarización lineal estable, a condición de que no hay ningún acoplamiento significativo de los modos de polarización dentro del resonador láser.

On the other hand, the polarization state of the laser output can be disturbed eg by random (and temperature-dependent) birefringence , such as occurs eg in optical fibers (if they are not polarization-maintaining or single-polarization fibers ) and also in laser crystals or glasses as a result of thermal effects (→ depolarization loss ). If the laser gain is isotropic, small drifts of the birefringence may lead to large changes of the polarization state, and also a significant variation in the polarization state across the beam profile. Por otro lado, el estado de polarización de la salida del láser puede ser perturbado por ejemplo, al azar de la temperatura (y dependiente) birrefringencia, como ocurre por ejemplo en las fibras ópticas (si no son el mantenimiento de la polarización, o solo las fibras de polarización) y también en láser o lentes de cristales como consecuencia de los efectos térmicos (→ pérdida de la despolarización). Si la ganancia del láser es isótropo, las pequeñas desviaciones de la birrefringencia puede dar lugar a grandes cambios del estado de polarización, y también una variación significativa en el estado de polarización a través de la viga perfil.

SCO

Alberto J. Quiroz M

V-17.527.276

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