OPTICA Y SUS AREAS DE APLICACIONES

reas de aplicacinDesde el punto de vista de las aplicaciones en la ptica, se pueden separar en cuatro grandes reas en las cuales inciden las investigaciones que actualmente se realizan: Instrumentacin ptica, comunicaciones pticas, metrologa ptica. Sin embargo, y como soporte de estos tres, debe de mencionarse un rea ms de investigacin, la ptica de frontera (y que est estrechamente relacionada con la fotnica). Estos cuatro grupos de aplicaciones no estn aisladas entre s, al contrario, hay una estrecha relacin entre ellos. Por ejemplo, las aplicaciones en instrumentacin ptica estn relacionadas con aplicaciones en comunicaciones pticas y metrologa, as mismo, la ptica de frontera est relacionada con la instrumentacin ptica a travs de las nuevos conceptos o descubrimientos que se van generando.

Para tener entonces un panorama general de las aplicaciones en ptica, analicemos brevemente cada uno de estos grupos.

a. Instrumentacin ptica: se incluye el estudio y diseo de elementos, y sistemas pticos que se utilizan principalmente para colectar imgenes. Como ejemplo de ello podemos citar: lentes, prismas, espejos, microscopios, telescopios, etc. Los temas relacionados con la instrumentacin ptica son: trazo de rayos, aberraciones, anlisis de Fourier, difraccin etc. Los sistemas pticos se utilizan en muchos mbitos de la vida cotidiana as como en investigaciones cientficas, aplicaciones tecnolgicas y militares.

telescopioActualmente existendos tipos principales detelescopios, denominados refractores y reflectores. En ambosla luzpenetra y al encontrarse con el primero de los vidrios,la luzse refracta continuando su camino pero con una direccin de propagacin diferente.Lostelescopiosrefractoresse componen principalmente de dos partes. El objetivo y el ocular. El primero de ellos es una lente o mas bien, una combinacin de lentes siempre convergentes y de gran dimetro. Estos telescopios recogenla luzde objetos lejanos y la hacen converger en un punto interno del telescopio denominado plano focal y desde all mediante otra lente se forma la imagen del objeto al que este apuntando el aparato.Losocularesdel telescopio se encargaran de establecer el tamao final con el que visualizaremos dicho objeto. En este punto es importante destacar el concepto dedistancia focal, que es la distancia existente entre el objetivo y el plano focal.Si miraramos directamente la imagen que se forma en el plano focal del objetivo, veramos una imagen al revs debido al uso de una lente convergente. Este problema lo solucion Galileo empleado una ocular que montara una lente divergente. El telescopio de Galileo permiti obtener imgenes derechas, no invertidas, pero ciertos inconvenientes que se fueron detectando al descubrirse e introducirse mejoras, llevaron al progresivo desuso de este tipo de telescopios.En la actualidad, los telescopios refractores astronmicos utilizan oculares convergentes a diferencia del divergente utilizdo por Galileo. Este tipo de telescopio fue analizado y descrito por Kepler y proporciona imgenes invertidas, de mayor calidad que las del telescopio de Galileo

a. Comunicaciones pticas: en este grupo de aplicaciones se utiliza a la luz como portadora de informacin y se usan sistemas pticos para la transmisin y recepcin de seales. Los temas relacionados con esta rea de aplicaciones son: cristales especiales, fibras pticas, detectores, fuentes de luz (lseres), procesamiento de seales, holografa, ptica no lineal, entre otros. Una aplicacin importante de la ptica en comunicaciones, es el empleo de fibra ptica para l envi de informacin a travs de lo que conocemos como "internet".

Fibra optica

Concepto de Fibra pticaLoscircuitosde fibra ptica son filamentos de vidrio (compuestos de cristales naturales) oplstico(cristales artificiales), del espesor de un pelo (entre 10 y 300 micrones). Llevan mensajes en forma de haces de luz que realmente pasan a travs de ellos de un extremo a otro, donde quiera que el filamento vaya (incluyendo curvas y esquinas) sin interrupcin.Las fibras pticas pueden ahora usarse como los alambres de cobre convencionales, tanto en pequeos ambientes autnomos (tales como sistemas de procesamiento dedatosde aviones), como en grandesredesgeogrficas (como los sistemas de largas lneas urbanas mantenidos por compaas telefnicas).

El principio en que se basa la transmisin de luz por la fibra es la reflexin interna total; la luz que viaja por el centro o ncleo de la fibra incide sobre la superficie externa con un ngulo mayor que el ngulo crtico, de forma que toda la luz se refleja sin prdidas hacia el interior de la fibra. As, la luz puede transmitirse a larga distancia reflejndose miles de veces. Para evitar prdidas por dispersin de luz debida a impurezas de la superficie de la fibra, el ncleo de la fibra ptica est recubierto por una capa de vidrio con un ndice de refraccin mucho menor; las reflexiones se producen en la superficie que separa la fibra de vidrio y el recubrimiento.Concluyo pues diciendo que, la Fibra ptica consiste en una gua de luz con materiales mucho mejores que lo anterior en varios aspectos. A esto le podemos aadir que en la fibra ptica la seal no se atena tanto como en el cobre, ya que en las fibras no se pierde informacin por refraccin o dispersin de luz consiguindose as buenos rendimientos, en el cobre, sin embargo, las seales se ven atenuadas por la resistenciadel material a la propagacin de las ondas electromagnticas de forma mayor. Adems, se pueden emitir a la vez por el cable varias seales diferentes con distintas frecuencias para distinguirlas, lo que en telefona se llama unir o multiplexar diferentes conversaciones elctricas. Tambin se puede usar la fibra ptica para transmitir luz directamente y otro tipo de ventajas en las que no entrar en detalle.

DETECTORES PTICOSSon sensores que detectan la presencia de materiales que interfieren con la propagacin de un haz de luz que genera el propio detector. El haz de luz es generado y emitido por diodos electro-luminiscentes (LED) y recibido por un fototransistor. Originalmente la luz era generada por lmparas y recibidos por fotoresistencias o fototransistores, por lo que tambin se les denomina como fotoclulas.

En el primer smbolo se indica que el elemento es a la vez emisor y receptor, mientras que el segundo es nicamente emisor y el tercero receptor. El nmero de conexiones indica el nmero de hilos, tres en algunos casos y dos en otros.

Tomografa de coherencia ptica (TCO) es una prueba de imagen no invasiva que utiliza ondas de luz para tomar fotografas de la seccin transversal de la retina (el tejido sensible a la luz que recubre la parte posterior del ojo).

b. Metrologa ptica: tienen que ver con el monitoreo de parmetros fsicos, usando sistemas y mtodos de no contacto, utilizando luz, lo cual lleva a realizar pruebas no destructivas. Los temas relacionados con este polo de aplicaciones son: sistemas pticos, polarizacin, interferencia, emisin de la luz, detectores de luz, procesamiento de imgenes, etc. La metrologa ptica ha tenido un gran impacto en la solucin de problemas industriales y de ingeniera, igualmente se han implementado tcnicas de monitoreo en el rea mdica.

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/084/htm/sec_5.htmInnovador sensor de alta calidad de digitalizacin en 3D

Aplicacin de metrologa pticac. ptica de Frontera: investiga fenmenos relacionados con radiacin luminosa de alta potencia, la rpida deteccin y transmisin de informacin generada con luz, nuevos materiales pticos, fuentes de radiacin y deteccin luminosa. Temas relacionados: coherencia, ptica cuntica, fibras fotnicas, ptica no lineal, etc. Las aplicaciones derivadas de estos estudios se reflejan en la aparicin de nuevos tipos de lseres o bien en el perfeccionamiento de los ya existentes. Estas investigaciones tambin permiten el empleo de nuevos materiales para aplicaciones diversas como en las comunicaciones y sensores pticos. La comprensin de nuevos fenmenos en este campo son empleados para mejorar la solucin de algunos problemas ya existentes y para solucionar algunos otros que haban sido considerados con anterioridad.

ptica CunticaLa ptica cuntica es una rama de lafsica cunticaque estudia como se comportan losfotones, lapartcula fundamentalde las interaccioneselectromagnticasAs mismo, estudia el comportamiento de losfotonespara el uso en la trasmisin de informacin.