Centro de Desarrollo de Sensores, Instrumentación y Sistemas

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Proyecto

Desarrollo de nuevas aplicaciones metrológicas a escala micro y nanométrica basadas en técnicas de óptica adaptativa.

Investigador principal

Santiago Royo Royo [+info]

Resumen

La utilización de frentes de onda cada vez de mayor complejidad (rotacionalmente asimétricos, con modos de alto orden inducidos, etc.) es una tendencia clara en las técnicas de metrología óptica actuales. En este proyecto nos proponemos utilizar componentes y dispositivos optoelectrónicos desarrollados recientemente (placas de fase a medida, variadores afocales ajustables (VAA), espejos deformables micromecanizados (MMDM) y moduladores de fase programable (PPM)) para introducir capacidades de óptica adaptativa (“Adaptive Optics”, en inglés) en sistemas de perfilometría óptica con los que esperamos resolver aplicaciones de interés tanto en el campo biomédico como industrial.

Para la obtención de los frentes de onda complejos necesarios para el proyecto se aplicarán diferentes técnicas de ajuste de la fase del frente de onda a la forma deseada. Cada técnica de introducción del cambio de fase presenta características bien diferentes. Las placas de fase y los VAA son elementos robustos, que requieren estar definidos y posicionados con elevada precisión para que su funcionamiento sea el adecuado. Los MMDMs son sistemas dinámicos capaces de introducir cambios con frecuencias moderadas en la fase del frente de onda, aunque con un desplazamiento máximo limitado. Los PPMs son también sistemas dinámicos, y aunque no pueden alcanzar las frecuencias de cambio de fase de los MMDMs, son capaces de introducir desplazamientos de varias longitudes de onda en la fase a modificar. Los  frentes de onda así generados serán caracterizados mediante nuevas técnicas deflectométricas de sensado del frente de onda, y se compararán con los resultados obtenidos mediante sensores Shack-Hartmann de características equivalentes y con resultados obtenidos mediante deflectometría Ronchi digital.

Con estos cuatro tipos de elementos modificadores del frente de onda, debidamente caracterizados, será posible desarrollar nueva instrumentación óptica para la perfilometría de superficies. Las dos primeras aplicaciones no resueltas detectadas se basan en técnicas de metrología óptica en que el equipo investigador tiene muy amplia experiencia: la deflectometría Ronchi digital y la perfilometría confocal. La primera aplicación persigue la compensación de los elevados rangos dinámicos de pendientes que aparecen a causa de las variaciones de potencia en los frentes de onda producidos por lentes de adición progresiva, especialmente para  adiciones elevadas. En la segunda aplicación nos proponemos extender la utilización de las técnicas confocales a la metrología 3D de superficies que se encuentran situadas detrás de láminas gruesas (por ejemplo, para la medida de fotodetectores y microdisplays  encapsulados) o en zonas profundas de medios refractivos (por ejemplo, para la medida de registros a diferentes niveles en las nuevas generaciones de discos ópticos para almacenamiento masivo de datos). La modificación de los frentes de onda permitirá evitar los efectos de desajuste de índice de refracción y de aberración esférica que se producen en el medio y que degradan enormemente la resolución lateral y la capacidad de seccionado óptico propias de las técnicas confocales.

Empresas colaboradoras

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

Publicaciones

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

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

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

Comunicación a congreso 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)

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

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

Comunicación a congreso 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)

Comunicación a congreso 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)

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

Artículo 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."

Artículo 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)"

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

Artículo 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."

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

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

Extranet
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