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Un flessibile sensore del fronte d'onda per migliorare le prestazioni dei sistemi ottici

Si può dire che un sistema ottico offre il massimo delle prestazioni quando è privo di aberrazioni, come le distorsioni del fronte d'onda. Sono stati progettati sistemi adattativi che, dopo aver misurato le aberrazioni, permettono di tornare alla situazione ideale. A questo risultato si arriva grazie a un nuovo sensore flessibile creato per misurare accuratamente le aberrazioni in un segnale coerente capace di descrivere la qualità ottica (o la sua carenza).
Un flessibile sensore del fronte d'onda per migliorare le prestazioni dei sistemi ottici
I sistemi ottici, ad esempio i sensori a gradiente Shack-Hartmann, sono stati ampiamente usati nella misurazione dei fronti d'onda per varie applicazioni (tra cui astronomia, analisi degli elementi ottici e oftalmologia). L'elemento centrale del sensore è un dispositivo di campionatura che suddivide il fronte d'onda in arrivo in varie macchie focali che cadono su un rilevatore ottico, dove il fronte d'onda viene ricostruito. Il sistema del sensore è poi completato da sottosistemi complementari, come il riduttore o espansore di fascio.

Anche se la geometria degli attuali sensori non è flessibile, è comunque possibile campionare il fronte d'onda in differenti punti secondo le condizioni di misurazione. A tal fine basta cambiare l'ingrandimento ottico dell'apertura del sensore. Per migliorare l'accuratezza della misurazione, un ricercatore israeliano ha proposto l'uso di un sensore flessibile con microlenti variabili nello spazio e nel tempo.

La flessibilità si ottiene facendo passare il fronte d'onda attraverso un modulatore a frequenza acustica. Le onde sonore generate elettronicamente nel modulatore vengono proiettate perpendicolarmente al fascio analizzato, e si incrociano poi tra di loro a una certa distanza dal fascio di luce. Appare allora una matrice di macchie acusto-ottiche, proprio come le macchie dietro una matrice di microlenti. La frequenza spaziale della matrice dipende dalla frequenza temporale delle onde acustiche stazionarie.

La novità consiste nel fatto che, invece di cambiare meccanicamente l'ingrandimento, il sistema modifica elettronicamente la frequenza di campionatura quando è necessaria una matrice di microlenti alternativa. Tra gli altri vantaggi, una gamma dinamica spaziale e temporale significativamente più ampia e un livello di accuratezza in grado di soddisfare le crescenti esigenze delle industrie oftalmiche e optometriche. Il sistema è stato inoltre progettato per una facile fabbricazione e un costo globale di produzione contenuto.

Il brevetto di questo nuovo sensore flessibile del fronte d'onda è in corso di registrazione. Si cercano partner specializzati nella fabbricazione di sistemi elettro-ottici e meccano-ottici per inserire il sensore in applicazioni commerciali.