Haces de luz paraxiales con estados de polarizacion no convencionales para polarimetria mueller

• Autores: Juan Carlos Suárez Bermejo
• Directores de la Tesis: Juan Carlos González de Sande (dir. tes.), Gemma María Piquero Sanz (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Complutense de Madrid ( España ) en 2024
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Rosario Martínez Herrero (presid.), Tatiana Alieva (secret.), Alberto Álvarez Herrero (voc.), Ignacio Moreno Soriano (voc.), Aitor V. Velasco (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Física por la Universidad Complutense de Madrid
• Materias:
  • Física
    • Óptica
      • Propiedades ópticas de los sólidos
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Docta Complutense
• Resumen

  • La polarimetría Mueller se ha establecido como una herramienta crucial para la caracterización óptica de materiales, proporcionando información detallada sobre la interacción de la luz con diferentes tipos de muestras. Los haces no uniformes y totalmente polarizados, que presentan una distribución de polarización variada en su sección transversal, son especialmente útiles para aplicaciones avanzadas como las telecomunicaciones ópticas, donde pueden mejorar significativamente la capacidad y seguridad de los canales de comunicación. Además, son ideales para experimentos de entrelazamiento cuántico y protocolos de codificación y transmisión cuántica. En el ámbito biomédico, mejoran la precisión de las técnicas de imagen y diagnóstico, y en la industria, optimizan la calidad del corte de materiales cuando se usan haces con polarización radial o azimutal. Esta Tesis propone una nuevo enfoque en la polarimetría Mueller utilizando haces de luz no uniforme y totalmente polarizados, en particular los conocidos como Full Poincaré Beams (FPB), para determinar las matrices de Mueller de muestras homogéneas y transparentes. Estos haces contienen todos los estados posibles de luz polarizada en su sección transversal, permitiendo una interacción simultánea de la muestra bajo análisis con todos los estados de polarización a la vez. A esta nueva técnica se le ha denominado: Polarimetría Mueller Full Poincaré. Se ha analizado y estudiado un procedimiento para generar haces polarizados no uniformemente con un patrón de polarización invariante en propagación. Se ha generalizado a la síntesis de haces que, además de ser invariantes, presentan todos los estados de polarización posibles en la sección transversal del haz. Se puede afirmar que los haces Full Poincaré invariantes en propagación podrían ser una herramienta útil en polarimetría, ofreciendo posibles ventajas operativas al evitar el uso de sistemas ópticos adicionales para formar una imagen en el sensor. Desde el punto de vista experimental, se ha utilizado una forma muy sencilla de generar un haz Full Poincaré, que consiste en enfocar un haz polarizado linealmente en la cara de entrada de un cristal uniáxico (calcita en este caso). Se han explorado varios procedimientos para determinar la matriz de Mueller a partir de medidas experimentales de los parámetros de Stokes a la entrada y a la salida de una muestra. También se han realizado una serie de simulaciones numéricas para comprender y estimar la influencia de cada una de las causas que pueden introducir incertidumbre en la obtención de las matrices de Mueller. Se ha aplicado un procedimiento de filtrado óptimo para garantizar la realizabilidad física de las matrices de Mueller obtenidas experimentalmente, incluida la condición de pasividad. Los resultados obtenidos permiten comprobar que existe una muy buena concordancia entre los resultados teóricos (en el caso de muestras con matrices de Mueller conocidas) y los experimentales. Por último, se ha aplicado una metodología de obtención de la matriz de Mueller basada en la inferencia bayesiana, utilizando métodos de Montecarlo con cadenas de Markov. El análisis bayesiano tiene el potencial de generar estimaciones computacionalmente robustas de los valores de los parámetros y sus intervalos de credibilidad. Como resultado, el procedimiento proporciona la función de densidad de probabilidad completa para cada elemento de la matriz de Mueller. En conclusión, el uso de haces Full Poincaré en polarimetría Mueller presenta varias ventajas significativas: es una técnica simple y económica, permite una caracterización completa y precisa de las muestras, y ofrece flexibilidad para mejoras futuras. Estas características hacen de esta metodología una opción viable y eficiente para la polarimetría de muestras homogéneas, combinando simplicidad, precisión y posibilidades de mejora, abriendo nuevas posibilidades en diversas aplicaciones científicas y tecnológicas.