Mejora de la precisión en sensores tipo shack-hartmann

  1. LÓPEZ PÉREZ, DAVID
Dirigida por:
  1. Susana Rios Rodriguez Directora

Universidad de defensa: Universidad de La Laguna

Fecha de defensa: 04 de julio de 2014

Tribunal:
  1. Eva Acosta Plaza Presidente/a
  2. Inocencio Rafael Martín Benenzuela Secretario/a
  3. Norberto López Gil Vocal
Departamento:
  1. Física

Tipo: Tesis

Teseo: 365686 DIALNET

Resumen

Este proyecto está encuadrado en el estudio de los sensores de frente de onda. Estos sensores han sido y siguen siendo de gran utilidad en diversas aplicaciones como la óoptica activa y adaptativa en grandes telescopios, la metrología óptica, el control de haces láser y la más reciente aplicación a la medida de aberraciones oculares de alto orden. El sensor de frente de onda no interferométrico más utilizado es el Sensor Shack-Hartmann. El objetivo fundamental de este trabajo es modificar el sistema experimental convencional para obtener una mejora en la precisión del sensor. El rango de aplicaciones del sensor Shack-Hartmann se ha visto ampliado en los últimos añnos y abarca entre otras la óptica adaptativa en astronomía, el control de calidad de componentes ópticos, la medida y corrección de aberraciones oculares y en el control de calidad de haces láser. El sensor está compuesto de una matriz de lentes y una cámara CCD situada a una determinada distancia de la matriz, habitualmente en la posición de su plano focal imagen. Si se ilumina el sensor con un haz plano se obtendrá una matriz de focos centrada que se utiliza como referencia. Al iluminar de nuevo con un frente de onda aberrado, los focos se desplazarán respecto a la posición de referencia, y esos desplazamientos están en relación directa con las pendientes locales del frente de onda (ver Figura [1]). Por tanto, las medidas que proporciona el sensor son los desplazamientos de los focos de cada lente. Para determinar esos desplazamientos debemos estimar la posición de cada región focal, para lo que se utilizan algoritmos de cálculo de centroides. La precisión de las medidas proporcionadas por el sensor viene dada por la precisión en la estimación de los centroides. Existen gran número de trabajos cuyo objetivo es optimizar los algoritmos de cálculo de centroides para mejorar la precisión en el sensor Shack-Hartmann. En este trabajo se propone mejorar la precisión del sensor modificando el esquema experimental, y no los algoritmos de procesado de los datos experimentales. Diversos estudios teóricos sobre la precisión en el cálculo de los centroides ponen de manfiesto que una reducción de la región utilizada para calcular el centroide da lugar a una mejora en la precisión. Basándose en este resultado, se estudiaran dos tipos de mejora, la primera basada en la utilización de fltros de super-resolución y la segunda en la utilización de una máscara de cuatro orificios por cada lente y que da lugar a una figura de interferencia en el plano focal imagen de cada lente. En ambos casos se persigue obtener una región focal de menor tamaño que la obtenida en ausencia del filtro o la máscara y demostrar que la disminución del área de la región focal da lugar a una mejora en la precisión del dispositivo en ambos casos. Las técnicas de super-resolución se utilizan en diferentes campos como la astronomía, procesado de imagen, comunicaciones láser, microsocopía, para aumentar la resolución de un sistema óptico. El objetivo de esta técnica es reducir el tamaño de la región focal situando un filtro en la pupila de salida del sistema óptico. Existen en la literatura diferentes configuraciones de filtros, la mayoría de ellos basados en configuraciones anulares, algunos de ellos son filtros de fase y otros de amplitud. En este proyecto se utilizarán filtros de amplitud con configuración anular. Por otro lado, en 1960, Vaidya y Gupta propusieron la utilización de una máscara de cuatro orificios para la medida de las aberraciones de los objetivos de microscopio. La máscara produce un patrón de interferencia con un máximo central cuya posición está directamente relacionada con el frente de onda que sobre ella incide. Se propone introducir una máscara de cuatro orificios por cada microlente, de forma que en el plano focal imagen de las microlentes se observará una malla de patrones de interferencia, uno por cada microlente, teniendo como característica un máximo central de menor tamaño que la región focal producida por la microlente sin máscara.