Desenvolupament de noves aplicacions met...

Projecte

Desenvolupament de noves aplicacions metrològiques a escala micro i nanomètrica basades en tècniques d’òptica adaptativa.

Investigador principal

Santiago Royo Royo [+info]

Resum

La utilització de fronts d'ona cada vegada de major complexitat (rotacionalment asimètrics, amb modes d'alt ordre induïts, etc.) és una tendència clara en les tècniques de metrologia òptica actuals. En aquest projecte ens proposem utilitzar components i dispositius optoelectrònics desenvolupats recentment (plaques de fase a mida, variadors afocals ajustables (VAA), miralls deformables micromecanitzats (MMDM) i moduladors de fase programable (PPM)) per introduir capacitats d'òptica adaptativa ("Adaptive Optics ", en anglès) en sistemes de perfilometria òptica amb els que esperem resoldre aplicacions d'interès tant en el camp biomèdic com industrial.

Per a l'obtenció dels fronts d'ona complexos necessaris per al projecte s'aplicaran diferents tècniques d'ajust de la fase del front d'ona a la forma desitjada. Cada tècnica d'introducció del canvi de fase presenta característiques ben diferents. Les plaques de fase i els VAA són elements robustos, que requereixen estar definits i posicionats amb elevada precisió perquè el seu funcionament sigui l'adequat. Els MMDMs són sistemes dinàmics capaços d'introduir canvis amb freqüències moderades en la fase del front d'ona, encara que amb un desplaçament màxim limitat. Els PPMS són també sistemes dinàmics, i encara que no poden assolir les freqüències de canvi de fase dels MMDMs, són capaços d'introduir desplaçaments de diverses longituds d'ona en la fase a modificar. Els fronts d'ona així generats seran caracteritzats mitjançant noves tècniques deflectòmètriques de sensat del front d'ona, i es compararan amb els resultats obtinguts mitjançant sensors Shack-Hartmann de característiques equivalents i amb resultats obtinguts mitjançant deflectometria Ronchi digital.

Amb aquests quatre tipus d'elements modificadors del front d'ona, degudament caracteritzats, serà possible desenvolupar nova instrumentació òptica per a la perfilometria de superfícies. Les dues primeres aplicacions no resoltes detectades es basen en tècniques de metrologia òptica en què l'equip investigador té molt àmplia experiència: la deflectometria Ronchi digital i la perfilometria confocal. La primera aplicació persegueix la compensació dels elevats rangs dinàmics de pendents que apareixen a causa de les variacions de potència en els fronts d'ona produïts per lents d'addició progressiva, especialment per a addicions elevades. En la segona aplicació proposem estendre la utilització de les tècniques confocals a la metrologia 3D de superfícies que es troben situades darrere de làmines gruixudes (per exemple, per a la mesura de fotodetectors i microdisplays encapsulats) o en zones profundes de mitjans refractius (per exemple , per a la mesura de registres a diferents nivells en les noves generacions de discos òptics per a emmagatzematge massiu de dades). La modificació dels fronts d'ona permetrà evitar els efectes de desajustament d'índex de refracció i de aberració esfèrica que es produeixen en el medi i que degraden enormement la resolució lateral i la capacitat de seccionat òptic pròpies de les tècniques confocals.

Empreses col·laboradores

MINISTERIO DE EDUCACIÓN Y CIENCIA (MEC) [+info]

Publicacions

Tesi Doctoral: , "Caracterización de frentes de onda densamente muestreados." (2010)

Tesi Doctoral: , "Técnicas de reconstrucción y compensación activa de frentes de onda complejos, Ares Rodríguez, Miguel (2009) " (2009)

Comunicació a congrés nacional: "Laguarta, F. (2007): "Optical techniques for 3D surface measurements on the micro and nano scales". UIMP. Conferència invitada. Santander, España." (2007)

Comunicació a congrés internacional: "Ares, M., Royo, S.(16-19 Abril 2007): "Large dynamic range wavefront sensor based on a cylindrical microlens array." Publicación: Actas del Congreso " (2007)

Comunicació a congrés internacional: "Ares, M., Royo, S., Caum, J., Pizarro, C.: "Comparison of B-Spline and Zernike Fitting Techniques in complex Wavefront Surfaces"." (2005)

Comunicació a congrés internacional: "Ares, M., Royo,S.: "Adaptive optics system to accurately measure highly aberrated wavefronts." Publicación: Actas del Congreso " (2007)

Comunicació a congrés internacional: "Blanco, P., Cifuentes, A., Arasa, J., Pizarro, C., Royo, S. (2007): "Efficient LED spatial measurement to improve optical modelling". SPIE Press. Vol. 6616-48. P.1-9" (2007)

Comunicació a congrés internacional: "Cadevall, C., Oriach, C., Artigas, R., Pintó, A., Laguarta, F. (2007): "Improving the measurement of thick and thin films with optical profiling techniques". SPIE, Vol. 6616" (2007)

Capítol de llibre: "Ares, M., Royo, S. (2008): "Adaptive optics system to compensate complex-shaped wavefronts". Adaptive Optics for Industry and Medecine, Imperial College Press, 206-211 "

Article en revista indexada: "Ares M., Royo S., Sergievskaya I., Riu J. (2010), “Active optics null test system based on a liquid crystal programmable spatial light modulator”, Appl. Opt., v.49 (32), 6201-6206, 2010."

Article en revista indexada: "Ares, M., Royo, S. (2006): "Comparison of cubic B-Spline and Zernike fitting techniques in complex wavefront reconstruction" Appl.Opt. 45 6954-6964 (2006)"

Article en revista indexada: "Ares, M., Royo, S., Caum, J. (2007): "Shack-Hartmann sensor based on a cylindrical microlens array." Optics Letters 32 769-771. "

Article en revista indexada: "Laguarta, F., Pintó, A. (2006):"Development of a line-scan CCD-based fringe tracker for optical interferometry". Applied Optics. Vol.45, nº26.6694-6701."

Article en revista no indexada: "Oriach Font, C., Laguarta, F., Cadevall, C., Artigas, R., Pintó, A. (2008): "Deep 3D Optical Metrology". USA"

Patent: "Optical device and procedure to reconstruct and compensate a wave front coming from a complex optical element."