Reacción del interferómetro Mach-Zehnder a la luz de entrada con estado de polarización ±45˚?

Question

Disponemos de un interferómetro Mach-Zehnder con dos divisores de haz no polarizantes. El estado de polarización del haz de entrada es una superposición de las polarizaciones +45 y -45. En el brazo superior del interferómetro hay un polarizador orientado a 0. En el brazo inferior hay un polarizador orientado a 90. Ambos haces de salida pasan por los polarizadores orientados a 90. El haz de salida superior es detectado por el detector D1 y el haz de salida inferior por D2. ¿Las franjas de interferencia, observadas en D1 estarán en fase con las franjas observadas en D2 o desplazadas por rad y por qué?

Answer 1

La salida dependerá de la relación de fase entre los dos haces de entrada. Si son coherentes entre sí y su diferencia de fase es de 0 grados, se combinarán para formar un haz con polarización vertical. Si están desfasados 180 grados, se combinarán para formar un haz con polarización horizontal. Otras relaciones de fase darán una polarización circular derecha, circular izquierda o elíptica.

Si la relación de fase es constante, se obtendrá un patrón de interferencia estable a la salida del interferómetro. Lo que pase por los filtros de polarización formará el patrón de interferencia. Si, por ejemplo, los haces de entrada están en fase de manera que equivalen a un haz polarizado verticalmente con la polarización orientada a 0 grados, nada pasará por los filtros de polarización en la salida. Gire los filtros a 0 grados y obtendrá un patrón de interferencia brillante.

No ha especificado cuál es la fuente o fuentes de luz. Suponiendo que sean monocromáticas pero no coherentes entre sí, la parte del haz de cada fuente formará su propio patrón de interferencia en la salida, y los dos patrones de interferencia se superpondrán. Sus intensidades se sumarán, pero sus amplitudes no. Es decir, la luz de las dos fuentes no interferirá a menos que las fuentes sean mutuamente coherentes.