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Nuevo sensor interferométrico compacto para aplicaciones de metrología sin contacto de alta resolución

 En el CD6 se desarrolla desde hace más de quince años instrumentación relacionada con diferentes técnicas de metrología óptica. En proyectos anteriores, se han desarrollado diferentes aplicaciones relacionadas con la combinación de técnicas de metrología óptica con técnicas de óptica adaptativa. Una de las aplicaciones más prometedoras se ha desarrollado a partir de la combinación de óptica adaptativa con sistemas de interferometría de autorrealimentación (Self-mixing Interferometry, SMI). La técnica permite la medida de distancias, velocidades y desplazamientos con resoluciones de algunas decenas de nanómetros, con montajes extremadamente compactos, robustos y de bajo coste. Esto ha permitido su uso en aplicaciones de metrología sin contacto con resolución nanométrica en entornos hostiles, o en espacios muy reducidos.

La nueva propuesta, basada en un nuevo concepto de sensor SMI, mejora las prestaciones de resolución de un sensor SMI clásico y permite su extensión a un gran número de nuevas aplicaciones, o la mejora de prestaciones en las ya existentes. En la actualidad se ha depositado una patente internacional para proteger la propiedad intelectual del concepto, y la validez de la propuesta ha quedado demostrada mediante simulaciones y una prueba preliminar con materiales disponibles en el laboratorio. Las simulaciones muestran la capacidad del sensor para detectar pulsos de amplitudes del orden de 0.1nm en las condiciones experimentales adecuadas.

En el presente proyecto se plantea, en una primera fase, el desarrollo, puesta en marcha y optimización de un prototipo de este nuevo sensor de resolución mejorada, lo que requerirá la superación de un buen número de obstáculos tecnológicos. Serán necesarias mejoras tanto en el montaje como en los algoritmos de procesado de señal para superar las dificultades esperables a priori. En la segunda fase del proyecto, se aplicará el sensor a desarrollar soluciones en tres campos los que se dispone de experiencia en el CD6, como son la instrumentación biomédica, el testeo no destructivo de materiales, y la metrología sin contacto. Un problema muy relevante que se abordará con el nuevo sensor es la medida sin contacto de la forma del pulso arterial y del flujo sanguíneo, lo que puede abrir la puerta a un gran número de aplicaciones en el ámbito de la salud. Una segunda aplicación directa del sensor es su uso como detector compacto en sistemas de ultrasonidos láser, donde un láser induce ondas ultrasónicas en un material que se detectan mediante sistemas interferométricos de alta resolución. Finalmente, se analizará la viabilidad de su implementación como palanca óptica compacta de muy alta resolución para su aplicación en la caracterización del movimiento de cantilevers para microscopios de fuerza atómica (AFM).