Guía de ondas óptica
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Una guía de ondas óptica es una estructura física que guía las ondas electromagnéticas en el espectro óptico.[1] Los tipos más comunes de guías de onda ópticas son las guías de onda de fibra óptica, las guías de onda dieléctricas transparentes fabricadas con plástico y vidrio, las guías de luz líquidas y las guías de onda líquidas.
Las guías de ondas ópticas se utilizan como componentes en circuitos ópticos integrados o como medio de transmisión en sistemas de comunicación óptica locales y de larga distancia. También se utilizan en visores ópticos montados en la cabeza para realidad aumentada.[2]
Las guías de onda ópticas se pueden clasificar según su geometría (planas, de banda o de fibra), su estructura de modo (monomodo o multimodo), su distribución del índice de refracción (índice escalonado o gradual) y su material (vidrio, polímero o semiconductor).[3]
Los principios básicos de las guías de onda ópticas pueden entenderse con la óptica geométrica, es decir, imaginando la luz como rayos.
Cuando la luz pasa de un medio a otro con mayor índice de refracción, se desvía hacia la normal debido a la refracción.[4] Por ejemplo, un rayo de luz que pasa del aire al vidrio cambia de dirección y se inclina hacia la normal (figura a). Si el rayo hace el recorrido contrario, del vidrio al aire, sigue el mismo camino pero en sentido inverso y se desvía alejándose de la normal.
Esto ocurre porque el proceso es simétrico: cada rayo que entra desde el aire (negro) tiene un rayo equivalente dentro del vidrio (azul), como se muestra en la figura b. Sin embargo, cuando la luz intenta salir del vidrio hacia el aire, no todos los rayos pueden hacerlo (rojo).
Algunos rayos inciden sobre la superficie con un ángulo mayor que el ángulo crítico, y en lugar de salir se reflejan completamente dentro del vidrio. Este fenómeno se llama reflexión interna total.
Gracias a esta reflexión, ciertos rayos quedan atrapados dentro del material, rebotando en su interior (figura c). Este es el principio que permite que las guías de onda ópticas (como las fibras ópticas) mantengan la luz viajando a lo largo de ellas (figura d).
