Bireflexión

definición:
El fenómeno de la birefringencia o el índice de refracción de un medio está relacionado con la polarización.

En la literatura, la birefringencia generalmente tiene dos significados diferentes. En la óptica clásica, se denomina doble refracción.
En la óptica no lineal y la tecnología láser, la birefringencia es una propiedad donde el índice de refracción de algunos medios transparentes no isotrópicos depende de la dirección de polarización (es decir, la dirección del campo eléctrico). Este último presenta birefringencia cuando un haz no polarizado incide sobre el material.  

El índice de refracción depende del estado de polarización
El índice de refracción depende del estado de polarización y produce los siguientes efectos:

• Cuando un haz de luz sufre refracción en la superficie de un cristal birefringente, el ángulo de refracción está relacionado con la dirección de polarización. De esta manera, el haz no polarizado se divide en dos luces polarizadas linealmente (birefringentes) cuando no inciden verticalmente sobre el material. Cuando la luz no polarizada se dirige hacia un objeto, si se usa un cristal birefringente para observar el objeto, aparecerán dos imágenes.  
• Cuando se transmite un haz láser polarizado linealmente en un cristal birefringente, si la dirección de polarización no coincide con el eje birefringente, contendrá dos partes de polarización con diferentes números de ondas en diferentes direcciones. Por lo tanto, durante la transmisión, debido al cambio de fase relativo entre los dos componentes polarizados, el estado de polarización cambia.
• Este efecto se puede aplicar a sintonizadores birefringentes ya que depende de la longitud de onda (aunque la diferencia de índice de refracción es independiente de la longitud de onda). Este efecto depende de la potencia a través de la modulación de fase propia y la modulación de fase cruzada (ver rotación de polarización no lineal), y a veces se utiliza para el bloqueo de modo pasivo en láseres de fibra.  
• De manera similar, cuando se transmite un haz láser en un cristal láser con birefringencia inducida térmicamente, el estado de polarización también cambia. Este cambio está relacionado con la posición, ya que la dirección del eje de birefringencia está cambiando (generalmente axial). Este cambio (combinado con el elemento polarizante en la cavidad de resonancia láser) es la fuente de la pérdida de despolarización.  
• La birefringencia de materiales cristalinos no lineales puede lograr la coincidencia de fases de la birefringencia durante interacciones no lineales.  

Ejemplo de birefringencia
En la tecnología láser y la óptica no lineal, el fenómeno de birefringencia generalmente ocurre en cristales no isotrópicos:

• Algunos cristales láser, tales como cristales de vanadato y cristales de tungstato, exhiben inherentemente birefringencia. Esto es muy útil cuando se requiere una salida polarizada linealmente sin pérdida de despolarización.  
• Todos los cristales no lineales usados para la conversión de frecuencia no lineal exhiben birefringencia.  
• Los cristales birefringentes se usan comúnmente para hacer polarizadores.  
• Aunque las propias fibras ópticas no tienen birefringencia, los efectos de birefringencia se encuentran a menudo en la fibra óptica: a veces la birefringencia proviene de la flexión de la fibra (causando pérdidas de flexión) y perturbaciones aleatorias. También hay fibras que mantienen la polarización.  

Incluso los medios isotrópicos pueden experimentar birefringencia debido a la presencia de esfuerzos mecánicos no uniformes. Esto se puede observar colocando una pieza de vidrio orgánico entre dos polarizadores cruzados: cuando se aplica la tensión al vidrio orgánico, se puede ver una imagen en color debido al efecto de birefringencia dependiente de la longitud de onda inducido por la tensión.
Efectos similares también existen en fibras ópticas dobladas, donde se producen pérdidas de despolarización debido a efectos térmicos en el cristal láser.  
Las fibras ópticas directas tienen solo una pequeña birefringencia aleatoria, e incluso así, el estado de polarización de la luz en ellas cambiará después de una cierta distancia de transmisión. La existencia de fibras que mantienen la polarización utiliza una fuerte birefringencia para suprimir estos efectos.  

Descripción cuantitativa de la birefringencia
Los siguientes métodos pueden utilizarse para describir cuantitativamente la magnitud de la birefringencia:

• Para los cristales, se puede considerar la diferencia del índice de refracción en la dirección de polarización.  
• En fibras ópticas y otras guías de onda, la diferencia de índice de refracción efectiva se describe mejor. Esto está directamente relacionado con la diferencia en la parte imaginaria de la constante de propagación.  

También se puede caracterizar por la longitud del ritmo de polarización, que es la diferencia entre 2πy la propagación constante. Si hay ondas con diferentes estados de polarización simultáneamente en la guía de ondas, su relación de fase permanece inalterada después de pasar a través de múltiplos enteros de la longitud del ritmo de polarización.