NUEVO MÉTODO PARA LA FABRICACIÓN DE LENTES ASFÉRICAS

NUEVO MÉTODO PARA LA FABRICACIÓN DE LENTES ASFÉRICAS
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.
La universidad de Cádiz ha desarrollado un nuevo
método para la fabricación de elementos ópticos
asféricos.
Figura 1 a) 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.
Figura 1 b) 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.
El grupo de investigación ha desarrollado un novedoso procedimiento de fabricación
de estructuras ópticas asféricas. Este método patentado permite obtener un bajo coste
Contacto: Oficina de Transferencia de Resultados de Investigación (OTRI). Facultad de Ciencias. Campus de Puerto
Real-11510 Puerto Real (Cádiz)
E-mail: otri@uca.es Tfno: 956 016758-956 016188
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.
Figura 2.- 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.
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
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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
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•
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.
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