Revista de Investigación y Desarrollo
Acceso abierto
ISSN: 2311-3278
ISSN: 2311-3278
Anna Sobczyk-Guzenda
La luz de bajo consumo ha ido adquiriendo cada vez más importancia en la práctica médica. Su actividad analgésica, regeneradora y potenciadora de la microcirculación es bien conocida. También se ha demostrado que la luz polarizada exhibe propiedades bioestimulantes. Las técnicas de utilización de luz requieren filtros ópticos con el objetivo de eliminar longitudes de onda no deseadas del espectro emitido por la fuente. Los filtros de interferencia se construyen como sistemas multicapa apilados compuestos por películas alternas de materiales de alto y bajo índice de refracción. Con frecuencia, la baja adherencia entre estos materiales provoca la destrucción de los filtros y los efectos físicos en los límites de la interfase dificultan su fabricación. Este trabajo introduce una actitud novedosa hacia los filtros ópticos. Se presenta una fabricación de filtros con cambio de gradiente de índice de refracción. Este gradiente resulta del cambio periódico de la composición del recubrimiento, predeterminado en la fase de diseño del filtro. En la fase de realización del filtro se depositan dos materiales. Uno es dióxido de silicio con un índice de refracción de 1,45, mientras que el otro comprende nitruro de silicio con un índice de refracción igual a 2,20, cambiando sus proporciones de manera continua y periódica da como resultado un cambio periódico de gradiente del índice de refracción del material. La tecnología comprende la deposición de vapor químico mejorada con plasma de radiofrecuencia con el uso de tetrametildisilazano como precursor. El uso de nitrógeno como medio de reacción conduce a recubrimientos de nitruro de silicio, mientras que la aplicación de oxígeno da como resultado películas de dióxido de silicio. Cuando el proceso se lleva a cabo en una mezcla de nitrógeno y oxígeno, se deposita un material con un valor predeterminado de su índice de refracción.
Los FOS se pueden realizar con un principio de funcionamiento basado principalmente en una gran variedad de configuraciones interferométricas, por ejemplo, interferómetro de Sagnac, interferómetro de Michelson, interferómetro de Mach-Zehnder e interferómetro de Fabry-Perot. Por lo general, estos métodos muestran una sensibilidad extremadamente excesiva, aunque la sensibilidad cruzada representa un inconveniente sustancial: en primer lugar, el impacto de la temperatura también puede introducir incertidumbres de tamaño bastante alto (Grattan & Sun, 2000). Estos FOS se pueden diseñar como sensores intrínsecos, donde el componente de detección es la fibra misma, o como sensores extrínsecos, donde se conecta un pequeño componente de detección de medición en la punta de una fibra óptica. La configuración más común es la segunda, donde se coloca el elemento sensor, posicionado en la punta de la fibra óptica, razones ajustes de parámetros leves en una relación ordinaria con el mensurando. En este caso, la fibra óptica se emplea para transmitir la radiación emitida por medio de un suministro de luz (p. ej., láser o diodo) y para transportar la radiación, modulada a través del mensurando, desde el objeto de detección hasta un fotodetector (p. ej., un sensor óptico). analizador de espectro). Gracias a esta solución, el sensor se puede utilizar adicionalmente para mediciones invasivas, ya que la fase más grande del dispositivo de medición (suministro de luz y fotodetector) se puede colocar lejos del elemento sensor miniaturizado, debido a las pérdidas eléctricas de luz muy confinadas en la fibra láser o diodo) y para transportar la radiación, modulada a través del mensurando, desde el objeto de detección hasta un fotodetector (por ejemplo, un analizador de espectro óptico). Gracias a esta solución, el sensor se puede utilizar adicionalmente para mediciones invasivas, ya que la fase más grande del dispositivo de medición (suministro de luz y fotodetector) se puede colocar lejos del elemento sensor miniaturizado, debido a las pérdidas eléctricas de luz muy confinadas en la fibra láser o diodo) y para transportar la radiación, modulada a través del mensurando, desde el objeto de detección hasta un fotodetector (por ejemplo, un analizador de espectro óptico). Gracias a esta solución, el sensor se puede utilizar adicionalmente para mediciones invasivas, ya que la fase más grande del dispositivo de medición (suministro de luz y fotodetector) se puede colocar lejos del elemento sensor miniaturizado, debido a las pérdidas eléctricas de luz muy confinadas en la fibra
En aplicaciones científicas, comúnmente dedicadas a la monitorización de presiones y deformaciones (Rolfe et al., 2007), el esquema más frecuente se basa totalmente en la configuración del interferómetro propuesta por Fabry y Perot (Fabry & Perot, 1898), también reconocida como multi- interferómetro de haz debido al hecho de que muchos haces intervienen en un resonador. Un conocimiento estándar se compone de dos espejos reflectantes altos paralelos colocados a distancia. Si la distancia es variable, el instrumento se conoce como interferómetro de Fabry-Perot. Si d es fijo, mientras que la perspectiva de la luz incidente varía, el instrumento se denomina étalo de Fabry-Perot. El interferómetro de Fabry-Perot permite distinguir longitudes de onda de radiación muy cercanas. La cavidad de Fabry-Perot normalmente se utiliza como aspecto secundario del sensor. Su salida es una radiación electromagnética con una longitud de onda característica de d. Para tener un alto rendimiento, un dispositivo de dimensión basado principalmente en el interferómetro Fabry-Perot necesita un fotodetector que discrimine las radiaciones con longitudes de onda muy cercanas. El precepto de trabajo se puede describir de la siguiente manera. Cuando un haz de luz, emitido por una fuente de luz (por ejemplo, un láser), penetra entre los dos espejos, se produce un fenómeno de más de un reflejo. Las ondas electromagnéticas en la cavidad pueden interactuar constructivamente o destructivamente, dependiendo de si están en fase o fuera de sección respectivamente. La condición de interferencia positiva, correspondiente a un pico de intensidad de luz transmitida, ocurre si la diferencia de longitud de ruta óptica entre los haces que interactúan es un número entero de la longitud de onda suave.
Otros métodos aplicados al esquema de FOS de intensidad modulada se basan en el acoplamiento suave de dos fibras. En esta configuración, representada esquemáticamente en la figura 4, la radiación emitida a través de una fuente de luz se transporta dentro de una fibra óptica, cuyo extremo distal se coloca frente a otra fibra. La intensidad de la luz transmitida a la segunda fibra, medida mediante un fotodetector colocado en su extremo distal, está asociada a la distancia (d) entre las dos puntas de las fibras: la intensidad transmitida disminuye cuando d aumenta.
Han pasado unos treinta años teniendo en cuenta el hecho de que la introducción de los sensores de red de Bragg de fibra (FBG), cuando Hill et al. localizó el fenómeno de la fotosensibilidad (Hill et al., 1978). Descubrieron que una fibra óptica con un núcleo dopado con germanio puede mostrar una alternancia permanente inducida por la luz en el índice de refracción del núcleo gracias a una onda electromagnética de gran profundidad y longitud de onda precisa. Un núcleo de fibra óptica caracterizado por medio de ajustes periódicos del índice de refracción constituye un FBG. Solo once años después, se publicó un hito en la descripción de un sensor basado en FBG (Meltz et al., 1989). El desarrollo de tales sensores se retrasó principalmente por el costo excesivo y las dificultades de atención, que recién a lo largo de la década de los noventa mostró una gran reducción. Hoy en día, Existen dos técnicas principales para reconocer la red de fibra: el método interferométrico y de máscaras de segmento. Estas estrategias permiten la fabricación de algunos tipos únicos de rejillas etiquetadas como: FBG; rejilla de fibra de período largo; rejilla de fibra chirriada; rejilla de fibra inclinada; y rejilla de fibra muestreada (Lee, 2003). Las rejillas se denominan rejillas de Bragg de fibra (FBG) si la longitud espacial de la rejilla tiene un orden de magnitud de cientos de nanómetros, o rejillas de larga duración (LPG) si la longitud espacial tiene un orden de magnitud de cientos de micrómetros. Las personalizaciones orientadas a la aplicación, los costos reducidos y los diseños robustos son esenciales para la FBG; rejilla de fibra de período largo; rejilla de fibra chirriada; rejilla de fibra inclinada; y rejilla de fibra muestreada (Lee, 2003). Las rejillas se denominan rejillas de Bragg de fibra (FBG) si la longitud espacial de la rejilla tiene un orden de magnitud de cientos de nanómetros, o rejillas de larga duración (LPG) si la longitud espacial tiene un orden de magnitud de cientos de micrómetros. Las personalizaciones orientadas a la aplicación, los costos reducidos y los diseños robustos son esenciales para la FBG; rejilla de fibra de período largo; rejilla de fibra chirriada; rejilla de fibra inclinada; y rejilla de fibra muestreada (Lee, 2003). Las rejillas se denominan rejillas de Bragg de fibra (FBG) si la longitud espacial de la rejilla tiene un orden de magnitud de cientos de nanómetros, o rejillas de larga duración (LPG) si la longitud espacial tiene un orden de magnitud de cientos de micrómetros. Las personalizaciones orientadas a la aplicación, los costos reducidos y los diseños robustos son esenciales para laéxito comercial de dicha tecnología de detección, especialmente para el mercado científico.