La universidad de Cádiz ha desarrollado un nuevo método para la fabricación de elementos ópticos asféricos. Se ilustra los elementos básicos implicados en una deposición por láser pulsado. El principal inconveniente de esta técnica lo constituye la presencia de partículas en la superficie del depósito. Se ilustran los fundamentos del método LSD, cuya carácterística más importante es la actuación de la corriente lumínica durante la conformación del material que se está depositando en el sustrato transparente.

Un grupo de investigación de la Universidad de Cádiz ha desarrollado un nuevo método para la fabricación de dispositivos ópticos asféricos, que son de gran interés para las tecnologías por láser. Sus principales ventajas son su bajo coste, tiempos de fabricación reducidos alta versatilidad de producción, que puede dar soporte a otras técnicas emergentes.

Tecnología

El grupo de investigación Propiedades físicas de los sólidos amorfos ha desarrollado un novedoso procedimiento de fabricación de estructuras ópticas asféricas. Este método patentado permite obtener un bajo coste de producción de lentes con perfiles refractivos, que oscilan entre perfiles esféricos a planos, lo que puede posteriormente funcionar como un elemento óptico simple o como parte de un dispositivo.

El grupo de investigación ha desarrollado un novedoso procedimiento de fabricación de estructuras ópticas asféricas. Este método patentado permite obtener un bajo coste de producción de lentes con perfiles refractivos, que oscilan entre perfiles esféricos a planos, lo que puede posteriormente funcionar como un elemento óptico simple o como parte de un dispositivo.

El método incluye la opción de la grabación permanente de patrones difractivos (por medio de escritura láser directa o por medios holográficos) para desarrollar funciones ópticas difractivas superpuestas al funcionamiento difractivo del dispositivo. Esta característica amplía la funcionalidad de los dispositivos desde refracción pura o funcionalidad difractiva a funcionamientos mixtos complejos, en una forma de fabricación sencilla.

Las lentes esféricas (áxicons) resuelven esta limitación ya que mantienen una alta resolución material del rayo lumínico, a lo largo de las distancias definidas por el usuario. Se ha demostrado también la utilidad de los áxicons como trampas ópticas, siendo también relevante su uso en microscopía confocal y en 3D-imaging.

Las lentes esféricas (axicons) se han fabricado sobre la base de aleaciones de azufre. Estos elementos ópticos se caracterizan tanto por la alta resolución lateral y alta longitud focal. Tales características son de gran interés para las tecnologías láser que sufren la fuerte localización del foco impuesta por las lentes esféricas convencionales, lo cual afecta muy negativamente a los tiempos de fabricación y a los costes de producción del sistema.

Los áxicons han sido fabricados tradicionalmente por pulido de cristales ópticos convencionales, o por técnicas foto-litógráficas, como en el caso de los áxicos difractivos. Ambas técnicas requieren de altos tiempos de fabricación, y los sistemas de producción son extremadamente caros, principalmente en el primer caso.

El método desarrollado por el grupo de investigación se basa en la deposición asistida por láser de una aleación semiconductora en un sustrato transparente, y en la irradiación concurrente del material depositado cuando está creciendo. El perfil del material depositado, y así la función óptica del dispositivo, se controla fijando los parámetros implicados en la ablación del láser del material de partida, la localización del sustrato transparente, la atmósfera en la que tiene lugar el proceso asistido por láser, así como la distribución de intensidad de campo de luz sobre el material que está creciendo en el sustrato. Tal campo de luz define el patón difractivo que va a ser grabado en el material.

Hasta el punto en el que se ha desarrollado la investigación, los áxicons refractivos se han fabricado a partir de aleaciones semiconductoras de sulfuro de arsénico.

Se ha conseguido una resolución lateral de hasta 50 micras para un segmento focal que se extiende más de un centímetro. En los áxicons así producidos se encontró un elevado valor del umbral de daño del láser. Asimismo, se ha demostrado que los registros holográficos de los patrones difractivos en la forma de placas zonales de Fresnel, puede ser sobreimpresa de manera concurrente durante el proceso de fabricación. Se ha demostrado además que los axicons fabricados realizan un atropamiento óptico de partículas a nivel de micras. Actualmente, tenemos en construcción nuevo dispositivo de fabricación, completamente computerizado, para desarrollar en más profundidad esta tecnología para la fabricación de estructuras con funcionalidad óptica.

Ventajas

• En el proceso productivo, la luz modula la estructura del material funcional desde el principio de su conformación.
• Bajo coste de fabricación.
• Tiempos reducidos de fabricación.
• Amplia versatilidad.
• La fabricación de nuevos dispositivos ópticos que potencialmente pueden dar soporte a otras tecnologías emergentes.

Las mayores ventajas de la invención son su bajo coste, tiempo reducido de producción y versatilidad de fabricación, lo que puede dar soporte a otras tecnologías emergentes.

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