Investigadores de la Universidad de Cantabria proponen un nuevo método para medir la despolarización de la luz

SANTANDER, 22 Jul. (EUROPA PRESS) -

El nuevo número de la prestigiosa revista "Optics Letters" de la Optical Society of America (OSA) publica un artículo que propone un nuevo método para cuantificar la despolarización de la luz, concepto fundamental para determinar la interacción de la radiación óptica con los medios en general, haciendo énfasis en su sentido físico y superando los inconvenientes de las propuestas anteriores.

Los autores son los investigadores del Grupo de Técnicas Ópticas Aplicadas de la Universidad de Cantabria (UC) José Luis Arce Diego y Félix Fanjul Vélez, y Noé Ortega Quijano, que realizó su tesis doctoral en dicho grupo y que actualmente trabaja como investigador postdoctoral en el Instituto de Física de Rennes (Francia), ha informado la UC en nota de prensa.

La polarización es una de las propiedades fundamentales de las ondas electromagnéticas en general y de la radiación óptica en particular. Al interactuar con un medio material, la polarización de un haz de luz sufre modificaciones que dependen de las propiedades ópticas de dicho medio.

Actualmente, la medición precisa de estas variaciones se utiliza para obtener información de interés en una gran variedad de aplicaciones, entre las que cabe destacar la astronomía, la teledetección atmosférica y oceánica, la caracterización de medios multicapa en dominios como la microelectrónica o la industria fotovoltaica, y el diagnóstico médico mediante técnicas ópticas.

Hasta la fecha, los métodos disponibles para cuantificar la despolarización se han basado en definiciones matemáticamente rigurosas, pero cuyo inconveniente mayor es que carecen de un vínculo claro y preciso con las propiedades físicas del medio.

La despolarización de la luz es un fenómeno que tiene lugar en medios con una estructura heterogénea a nivel microscópico. El formalismo de Stokes-Mueller permite el análisis y la medida experimental de medios despolarizantes. Según este formalismo, toda la información polarimétrica sobre una muestra está contenida en su matriz de Mueller, que agrupa un total de 16 parámetros sobre el medio. No obstante, el análisis de la despolarización ha sido una labor tradicionalmente compleja, debido a la multitud de efectos involucrados.

NUEVO MÉTODO

El método propuesto se basa en el formalismo diferencial de Mueller, propuesto inicialmente en 1978 por Azzam para medios no despolarizantes (7 de los 16 parámetros) y cuya generalización a medios despolarizantes fue llevada a cabo en 2011 por investigadores del mencionado grupo de la Universidad de Cantabria mediante una analogía del formalismo de Stokes-Mueller con la Teoría de Grupos empleada por A. Einstein en la Teoría Especial de la Relatividad.

Este nuevo trabajo se apoya en la matriz de coherencia de Cloude asociada a la matriz diferencial de Mueller, ya que se ha logrado demostrar que su característica esencial es que contiene todas las propiedades físicas fundamentales de la muestra medida. Los investigadores han propuesto una métrica de despolarización, mediante la cual demuestran que dicho efecto es debido a las fluctuaciones estocásticas de las propiedades elementales del medio.

La ilustración de este nuevo método pone de manifiesto sus ventajas frente a las soluciones que se empleaban hasta ahora, cuya fiabilidad es relativa ya que producen errores en ciertos casos. El mayor valor de este trabajo radica en que la despolarización cobra un sentido físico claro y nítido, por lo que la métrica propuesta posee un gran potencial de aplicación como método para cuantificar las propiedades de medios despolarizantes en una gran diversidad de aplicaciones.

Este trabajo se enmarca en una de las líneas de investigación fundamentales del Grupo de Técnicas Ópticas Aplicadas, que acumula una intensa labor en el ámbito de la polarimetría para aplicaciones biomédicas. Los métodos de polarimetría de Mueller diferencial propuestos en los últimos años en el seno de este grupo están siendo activamente aplicados en centros de investigación internacionales de referencia, como el Harvard-Massachusetts Institute of Technology-MIT (EEUU), el Wellman Center for Photomedicine (EEUU), o el Ontario Cancer Institute (Canadá), entre otros.