Noticio

En ingeniería óptica un interferómetro es un instrumento de medición de alta exactitud que, por medio de la luz, hoy en día casi siempre se utiliza luz láser, mide características ópticas de las lentes y de los componentes ópticos, figura 1. Son instrumentos integrados con tecnologías de punta, muy especializados y costosos.

A lo largo de la década de 1990 se dio una importante inversión en equipo y maquinaria alemana para el taller óptico del CIO con lo cual se posicionó como uno de los talleres de manufactura de óptica de precisión en América y Europa. Einterferómetro óptico WYKO 6000 (interferómetro tipo Fizeau con capacidad de desplazamiento de la fase), de los mejores interferómetros en su tiempo, fue uno de los instrumentos adquiridos en aquellos años, de la compañía WYKO Corporation, de Tucson, Arizona, en los Estados Unidos de Norteamérica, figura 2. La compañía WYKO fue fundada en 1982 por tres destacados investigadores del Optical Sciences Center, hoy día, College of Optical Sciences de la Universidad de Arizona, liderados por el Dr. James C. Wyant, quien nos ha honrado con su visita al CIO en varias ocasiones.

El interferómetro láser WYKO llegó al CIO a principios del año de 1991, se instaló inicialmente en el edificio de láseres y durante su primer año de operación los usuarios regulares fueron investigadores, de acuerdo con los registros en el cuaderno de bitácora: el Dr. Enrique Landgrave, el Dr. Noé Alcalá, la estudiante de Maestría Martha Gutiérrez, entre algunos otros; en su segundo año de operación se sumaron usuarios técnicos del taller óptico: Rubén Amezola, Carlos Javier Martínez y Carlos Pérez. Dos años después, con la mudanza del taller óptico al nuevo edificio (ubicación actual), se cambió el interferómetro al laboratorio de pruebas ópticas, lo cual representó un parteaguas para las pruebas en el taller, pues antes del interferómetro las pruebas ópticas eran por lo general cualitativas y demandaban un metrólogo experimentado para evaluar correctamente la calidad de las superficies que se pulían; con la llegada del interferómetro WYKO los técnicos pulidores fuimos requeridos a adaptarnos a las nuevas pruebas cuantitativas y de mucho mayor exactitud, y eso redundó en una notable mejora en la calidad de las lentes y componentes ópticas fabricadas en el taller óptico, figura 4.

Figura 4. Interferómetro WYKO en su nueva ubicación en el año 1993 (laboratorio de pruebas ópticas del taller óptico).

…WYKO 6000 A wonderful laser-based Fizeau interferometer. When we introduced the 6000 is was far superior to what the competition was selling. This of course led to a lawsuit. If you can’t make a better instrument, sue the competition! - James C. Wyant.

El funcionamiento de los interferómetros es un tanto complejo dado que se deben considerar, además de la interferencia, algunos otros fenómenos ópticos como la polarización y las películas delgadas (coating), para explicarse simplificadamente recordemos el comportamiento ondulatorio de la luz, donde la luz visible para nuestros ojos es una onda electromagnética de altísima frecuencia, miles de Terahertz. A partir de una fuente de luz láser y por medio de técnicas ópticas esta se divide en dos frentes de onda, uno de referencia y otro de prueba; este último se hace interaccionar con la lente o la superficie óptica bajo medición y luego se vuelven a recombinar para provocar la interferencia (por el principio de superposición, las dos ondas de luz producen una tercera onda, diferente a las dos primeras, de acuerdo con las diferencias de fase provocadas por la interacción de la onda de prueba con la muestra bajo evaluación). Al patrón de luz resultante de la interferencia se le llama interferograma y puede estar formado de franjas claras y oscuras alternadas o anillos elípticos claros y oscuros alternados, según el tipo de las desviaciones, por ejemplo, de forma, de la lente, figura 3. Actualmente, con el gran avance de la tecnología de detectores electrónicos de alta resolución y de la alta capacidad de cómputo de los ordenadores personales, este proceso se realiza de manera súper rápida (interferometría dinámica) e incluso es posible obtener resultados en tiempo real de las deformaciones de objetos en movimiento o en funcionamiento, por ejemplo, las partes de una turbina.

Figura3. Interferencia de las ondas de luz producida por dos rendijas (experimentodeYoung). Fuente: https://www.britannica.com/science/interference-physics

Figura 5. Interferómetro óptico WYKO 6000 en la actualidad.

Nuestro interferómetro WYKO tiene ya más de 30 años de operación y ha retribuido por mucho la inversión realizada; se ha utilizado en varios proyectos de instrumentación importantes, como espectrómetros para los grandes telescopios en el mundo, como el GTC de España (Gran Telescopio de Canarias), o el gran telescopio robótico de la Universidad de Liverpool del Reino Unido. Recientemente la administración actual autorizó una inversión importante en la actualización del equipo de cómputo, el software especializado (4Sight de 4D Technology) y de la cámara de video a una de mayor resolución, y con ello mantener operativo y actualizado el instrumento por al menos 10 años más. Figuras 5, 6, 7 y 8.

Figura 8. Características técnicas del interferómetro óptico WYKO.