La Universidad de Stuttgart desarrolla microópticas impresas en 3D para láseres híbridos
Investigadores de la Universidad de Stuttgart han logrado desarrollar láseres híbridos estables que combinan fibras ópticas y cristales láser en un oscilador láser compacto mediante la impresión en 3D de micro ópticos con polímeros. Es la primera vez que la micro óptica impresa en 3D resiste con éxito el estrés térmico y los requisitos de potencia de los láseres. Este avance revolucionario permite producir fuentes láser rentables, fiables y que ocupan poco espacio, que pueden utilizarse para sistemas lidar en vehículos autónomos y muchas otras aplicaciones. Según Angstenberger, la impresión de precisión en 3D de lentes microscópicas directamente sobre fibras de vidrio ha reducido considerablemente el tamaño de los láseres.
En su artículo en la revista «Optics Letters», publicada por Optica Publishing Group, los científicos explican cómo imprimieron la óptica a microescala directamente sobre fibras ópticas para combinar fibras y cristales láser en un único oscilador láser de forma compacta. En el proceso, los investigadores de Stuttgart consiguieron desarrollar un láser híbrido que se caracterizaba por su especial estabilidad y su funcionamiento suave a potencias de salida de más de 20 mW a 1063,4 nm y una potencia máxima de 37 mW. Así lo subrayó el director del equipo de investigación del 4º Instituto de Física de la Universidad de Stuttgart, Simon Angstenberger: «Se trata de la primera implementación de este tipo de ópticas impresas en 3D en un láser real, lo que pone de relieve su elevado umbral de daño y su estabilidad». Angstenberger añadió que, incluso tras unas horas de funcionamiento del láser, no se detectó degradación alguna ni en la óptica impresa en 3D dentro de la estructura ni en las propiedades a largo plazo del láser.
Micro Óptica impresa en 3D directamente sobre fibras ópticas para una combinación compacta de fibras y cristales láser en un único oscilador láser. (Créditos: Optica)
El proceso y las ventajas de imprimir micro ópticos en 3D
Incluso antes de este último avance, el 4º Instituto de Física de la Universidad de Stuttgart ya se centraba en la impresión 3D de micro ópticos, haciendo hincapié en la impresión directa de estos en fibras. Los investigadores del instituto de Stuttgart utilizan la polimerización de dos fotones para imprimir en 3D la micro óptica en las fibras. En este proceso de impresión 3D, se enfoca un láser infrarrojo sobre una fotorresistencia sensible a los rayos UV, con lo que se absorben dos fotones infrarrojos al mismo tiempo. El resultado es el curado de la fotorresistencia UV. Variando el punto focal, este método puede utilizarse para producir diversas estructuras con el máximo nivel de detalle. Además, la polimerización de dos fotones es capaz de crear ópticas miniaturizadas y funcionalidades innovadoras, como sistemas de lentes complejos u ópticas de forma libre. Según Angstenberger, las ventajas de la óptica impresa en 3D residen sobre todo en las aplicaciones de alto rendimiento en medicina, donde el nuevo método podría utilizarse para destruir tejidos cancerosos, así como en el sector industrial en los campos de la litografía y el marcado por láser.
En el futuro, la investigación del equipo se centrará sobre todo en aumentar la eficacia y en una amplia variedad de cristales para aplicaciones específicas. Es posible que los investigadores sigan probando diferentes micro ópticas y desarrollen diseños de lentes mejorados o combinaciones de lentes que se imprimirán en las fibras para hacerlas aún más adecuadas para una amplia gama de aplicaciones.
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*Créditos de la foto de portada: L’information dentaire
