domingo, 21 de marzo de 2010

La ingeniería de la luz

Los láseres, como otros muchos intrumentos ópticos, son actualmente herramientas esenciales para la investigación experimental en muchos campos de interés industrial. Sin embargo, sus aplicaciones prácticas fuera de los laboratorios de investigación no se encuentra todavía suficientemente extendida, especialmente en España. Las actividades de investigación del I3A en esta área se dirigen hacia la mejora de esta situación en tres campos principales: aplicaciones industriales del láser, comunicaciones ópticas y metrología óptica.

En lo que se refiere a aplicaciones industriales del láser, el I3A trabaja en colaboración continua con el Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (ICMA), instituto mixto entre la Universidad de Zaragoza y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) español. Se utilizan láseres de alta potencia para el procesado de materiales y superficies, consiguiendo resultados inalcanzables con otras técnicas. El láser ha demostrado ser muy útil, incluso a nivel industrial, para aplicaciones tales como marcado, taladrado, corte y soldadura. En algunas de ellas se ha trabajado de forma importante por grupos del ICMA y el I3A.

Las comunicaciones ópticas son un gran campo industrial que depende fuertemente de la tecnología óptica disponible en cada momento. Aunque en este momento está en clara expansión, incluso a nivel industrial, las necesidades de nuevos desarrollos son crecientes en muchas aplicaciones.

Los investigadores del I3A trabajan en algunas de ellas como el diseño de nuevos sistemas de fibra óptica más compactos, altas velocidades de transmisión y menores pérdidas.

La utilización de tecnologías ópticas en distintos campos de la metrología y mecánica experimental es otro de los campos de interés en el I3A. Aspectos relacionados con la caracterización de flujos, la metrología dimensional en sólidos, así como la detección de defectos mediante ensayos no destructivos a través de novedosas técnicas de interferometría holográfica son campos de interés en el I3A.

Se citan a continuación las líneas de investigación principales en Óptica y Tecnología del Láser en las que existe una fuerte experiencia de los grupos del I3A. Ello permite ofrecer apoyo y servicio en otras aplicaciones relacionadas de interés industrial.

Líneas de investigación en Óptica y Tecnología del Láser

Aplicaciones industriales del láser
Procesado de materiales por láser (en colaboración con el Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón). Se ha trabajado en el corte y mecanizado de polímeros, cerámicas y metales, así como en la fabricación de vidrios y cristales cerámicos por fusión zonal. Recientemente se ha comenzado una nueva línea en la simulación numérica de procesos de conformado por fusión zonal para una mejor comprensión de estos fenómenos y apoyo a la optimización de estos procesos.

Tratamientos superficiales mediante láser (en colaboración con el Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón). Se ha incidido en aplicaciones relacionadas con el marcaje y etiquetado, limpieza de superficies diversas, lasergrafiado de superficies y recubrimientos locales especialmente en cerámicas.

Detección de defectos y evaluación de propiedades mecánicas mediante técnicas láser. Se ha trabajado especialmente en la detección de defectos internos y superficiales en piezas industriales, en la localización de defectos en la fabricación de materiales cerámicos superconductores y en el seguimiento de procesos de fractura. También se ha investigado en la caracterización de flujos mediante interferometría holográfica.
Instrumentación óptica, metrología óptica y holografía

Diseño de instrumentos ópticos. Los desarrollos principales en esta área de trabajo se centran en la construcción, caracterización y manejo de láseres de fibra óptica con emisión en el infrarrojo para aplicaciones en oftalmología. También se han desarrollado interferómetros de moteado y otros elementos ópticos holográficos para su uso como lentes, filtros o conformadores de haz. In-plane velocity components Out-of-plane component Particle Image Velocimetry Digital Speckle Pattern Interferometry 3-C velocity field

Metrología Óptica. Esta línea se centra en el desarrollo y aplicación de técnicas ópticas de medida no intrusivas basadas en el láser, en la caracterización del comportamiento mecánico y térmico de sólidos y fluidos. Para ello se utiliza la fotografía de moteado y la velocimetría de imágenes de partículas para
medida campos de desplazamientos con precisión micrométrica, así como la interferometría de moteado y la interferometría holográfica para precisión nanométrica y para la medida de campos de densidad, temperatura
o índice de refracción en medios transparentes.

Sistemas holografícos. Las aplicaciones principales de esta línea se encuentran en la realización de hologramas para aplicaciones decorativas y de seguridad, la utilización de diferentes materiales holográficos y la optimización de su procesado y, finalmente, el desarrollo de elementos ópticos holográficos para la formación de imágenes y el procesado óptico.

Comunicaciones ópticas

Amplificadores y láseres de fibra óptica o guía óptica integrada. Se trabaja en la construcción de amplificadores y láseres con emisión en torno a 1,5 μm utilizando erbio como elemento activo. También se desarrollan técnicas de caracterización experimental de las fibras, así como modelos teóricos que permiten el diseño optimizado de estos láseres para diferentes aplicaciones.

Caracterización de fibras ópticas: Se centra en el desarrollo de técnicas e instrumentación específica para la medida de las propiedades de transmisión de fibras y cables ópticos y de sensores optoquímicos para la monitorización de parámetros medioambientales. También se trabaja en la caracterización de sistemas de
comunicaciones basados en tecnología de multiplexación densa en longitudes de onda. Un apartado especialmente importante es el de la utilización de fibras ópticas de plástico en el sector de la automoción.

GuillermO LuquE CRF

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1 comentario:

  1. Several different velocimetry techniques are used at Idaho National Laboratory’s MIR Lab, including Laser Doppler velocimetry (LDV), particle image velocimetry (PIV) and stereoscopic PIV. Learn more about the world's largest flow facility here.

    http://www.inl.gov/velocimetry

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