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Proyecto de investigación relacionado con la diodos laser para porder determinar la eficiencia y eficacia de ciertos metodos ópticos.
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S
Desarrollo de un
método de sensado
de deflexión de luz
para luz no colimada
Resumen
Se pretende desarrollar un método nuevo de sensado de deflexión de luz que no dependa del grado de colimación de un haz óptico. Para justificar la necesidad del desarrollo propuesto, se realizaron mediciones de sensibilidad a deflexiones de un haz óptico con el llamado “método de la navaja” con un diodo Láser y un diodo LED.
Justificación
Hasta donde sabemos, todos los métodos desarrollados hasta ahora para sensar deflexiones ópticas requieren un haz de luz colimado, una de sus limitaciones de estos métodos, es que sólo la luz láser se puede colimar eficientemente. La luz proveniente de otras fuentes como son los diodos LED, no pueden ser colimados sin tener pérdidas muy considerables en su intensidad.
Sería conveniente entonces explorar nuevos métodos ópticos de deflectometría que no dependan del grado de colimación de la luz, de manera que puedan ser utilizados con luz proveniente de LEDs.
Objetivo General
Proponer e investigar un nuevo método de alta sensibilidad de sensado de deflexión de luz no colimada.
Objetivos particulares
Demostrar experimentalmente la perdida de sensibilidad en la detección en la deflexión de un haz óptico al aumentar la divergencia angular de este.
Desarrollar un nuevo método para detectar la deflexión de luz no colimada de alta sensibilidad.
Aplicar el método desarrollado al sensado de la vibración de un piezoeléctrico.
Antecedentes
A la fecha se han desarrollado métodos ópticos para medir deflexiones de piezas mecánicas o de la luz misma basados en el uso de un haz óptico colimado. Pueden ser de muy alta sensibilidad y comúnmente alcanzan resoluciones en el orden de nanoradianes. Existen una gran variedad de aplicaciones donde se utilizan estos métodos. En particular se utilizan para sensar vibraciones mecánicas y gradientes de temperatura o de concentración de algún químico.
Antecedentes
El método de deflexión de un haz óptico, esta técnica es muy sencilla y eficaz, la cual se puede utilizar para medir una variedad de parámetros físicos.
Por ejemplo para medir la amplitud de vibración del orden de fracciones de angstroms deben ser detectadas con precisión, y entre otras aplicaciones como en técnicas de deflexión foto-térmica en el que el ángulo de desviación de un haz óptico es inducido por un gradiente de índice de refracción debido a un gradiente térmico.
Antecedentes
La deflexión de un haz óptico se suele realizar con sensores de posición, estos están basados en el centrado y enfoque de un haz de luz para poder detectar su punto de incidencia.
Un ejemplo del uso del método de deflexión de un haz óptico es el de monitorear la vibración de una superficie.
Existen dos tipos de detectores de posición, el detector de cuadrantes y el de efecto lateral.
Antecedentes
El método de la navaja, es un detector de silicio en el cual se le coloca una navaja, cubriendo la mitad del detector.
Metodología
La estrategia que seguiremos es buscar un método que utilice el fenómeno de interferencia múltiple en la reflexión de la luz en una película delgada. La reflectancia de luz monocromática de una película delgada presenta máximos u mínimos como función del ángulo de reflexión.
Metodología
Intentaremos diseñar un método que utilice estos máximos y mínimos para sensar deflexión de luz independientemente de si la luz esta colimada o no. Propondremos un método y lo pondremos a prueba con luz láser no colimada. Esa se obtiene fácilmente enfocando un haz láser con una lente simple. La razón de hacerlo con luz láser es que las franjas de interferencia en la reflectancia de películas delgadas pueden ser vistas y diagnosticadas a simple vista. Si el método funciona con luz láser se harán pruebas con luz LED.
Infraestructura
El trabajo se realiza en el Laboratorio del grupo de Sensores Ópticos y Eléctricos del Departamento de Instrumentación y Medición del CCADET. El equipo de laboratorio utilizado se enlista a continuación: Generador de funciones, Stanford Research
Systems, Modelo DS345 Osciloscopio, Tektronix TDS 210 Láser de longitud de onda de 532nm (Color Verde) Piezoeléctrico
Infraestructura
Detector con una navaja Preamplificador de bajo ruido (Low – noise
preamplifier), Stanford Research Systems, Modelo SR560
Lente con enfoque de 15 cm Lentes atenuadoras Fuente de energía de ± 12V Pilas de 9V
Arreglo experimental
Señal obtenida
Resultados obtenidosDiodo Láser
Resultados obtenidos
5 cm25
cm45
cm65
cm85
cm105
cm125
cm145
cm165
cm185
cm205
cm225
cm245
cm265
cm285
cm305
cm325
cm345
cm0
50
100
150
200
250
300
Vpp, Vrms Vs Distancia
VppVrms
Distancia (cm)
Ampl
itud
(v)
Resultados obtenidos
Resultados obtenidos
3 cm
4 cm
5 cm
6 cm
7 cm
8 cm
9 cm
10 cm
11 cm
12 cm
13 cm
14 cm
15 cm
16 cm
17 cm
020406080
100120140160180
Vpp, Vrms Vs Distancia
VppVrms
Distancia (cm)
Ampl
itud
(v)
Resultados obtenidosDiodo Led
Resultados obtenidos
5 cm 10 cm
15 cm
20 cm
25 cm
30 cm
35 cm
40 cm
45 cm
50 cm
55 cm
60 cm
65 cm
70 cm
75 cm
0
5
10
15
20
25
30
Vpp, Vrms Vs Distancia
VppVrms
Distancia (cm)
Ampl
itud
(v)
Resultados obtenidos
Resultados obtenidos
3 cm 4 cm 5 cm 6 cm 7 cm 8 cm 9 cm 10 cm
11 cm
12 cm
13 cm
14 cm
15 cm
16 cm
17 cm
0
5
10
15
20
25
30
35
Vpp, Vrms Vs Distancia
VppVrms
Distancia (cm)
Ampl
itud
(v)
Arreglo experimental a investigar
Bibliografía
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