¿Qué es el Vidrio Óptico?
El vidrio óptico se fabrica principalmente a partir de piedra de sílice o arena de sílice, que es principalmente silicio, y contiene muy pocas impurezas que perjudicarían la transparencia.
Por su forma homogénea y su bajo nivel de burbujas de aire y arañazos, se utiliza en equipos ópticos que transmiten la luz, como lentes y prismas.
A menudo se utilizan distintos materiales en función de la longitud de onda de la luz empleada, con el BK7 (léase: BK7) utilizado principalmente en la gama visible, y el cuarzo fundido o cuarzo sintético utilizado en la gama ultravioleta.
Existen varios grados de cuarzo sintético, y hay que tener en cuenta que la transmitancia, especialmente en la región ultravioleta, varía en función del material y del grado.
Usos del Vidrio Óptico
El vidrio óptico se utiliza a menudo para elementos ópticos que transmiten la luz, como lentes, prismas, filtros ópticos y placas de ventana para detectores, y para la propagación de la luz, como guías de luz y fibras ópticas.
El vidrio óptico también se utiliza en dispositivos de exposición, que son equipos importantes en la fabricación de semiconductores. A medida que aumenta la integración de los dispositivos semiconductores, la pureza y la precisión del vidrio óptico también deben seguir mejorando.
Otras aplicaciones son el vidrio para ventanas que sólo protege contra la radiación y otros muchos campos de aplicación, ya que las propiedades del vidrio pueden modificarse mediante aditivos. Las aplicaciones en investigación y experimentación incluyen
1. Investigación Básica
En la investigación básica, el vidrio óptico puede utilizarse como sustrato y pueden aplicarse o depositarse muestras sobre el vidrio para realizar mediciones espectroscópicas.
El grafeno, un material 2D que ha atraído mucha atención en los últimos años, también se ha transferido al vidrio óptico y se ha comercializado. El grafeno suele prepararse en sustratos de cobre, pero al transferirlo a sustratos de vidrio puede utilizarse en diversos estudios espectroscópicos, ya que puede observarse la luz transmitida.
2. Experimentos Ópticos con Láser
El vidrio óptico también puede utilizarse en experimentos ópticos basados en láser. Es el caso, por ejemplo, del vidrio óptico utilizado como reflector de una vigésima parte.
En general, el vidrio tiene un índice de refracción mayor en las longitudes de onda de la luz azul que en las de la luz roja, y la luz azul viaja más rápido que la roja en la luz que lo atraviesa.
Por esta razón, el vidrio óptico también puede utilizarse para controlar la dispersión de la longitud de onda de la luz pulsada en láseres pulsados para aumentar el chirp o disminuir la anchura del pulso cuando se trata de luz que existe en una región específica en el eje temporal, como en los láseres pulsados.
Principio del Vidrio Óptico
Entre los vidrios ópticos, el cuarzo sintético no presenta burbujas internas ni rayas, es muy transparente y puede transmitir la luz en la región ultravioleta.
En el pasado, el cuarzo sintético era el elemento óptico que transmitía la luz ultravioleta, pero en los últimos años, los avances tecnológicos han permitido desarrollar productos que transmiten la luz en la región ultravioleta utilizando resina, como el sidep de AGC.
Además de la transmitancia en cada longitud de onda y de la materia extraña, el vidrio óptico también es importante por la no uniformidad de su índice de refracción, conocida como veining, que es causada por la formación lineal o en capas de material de vidrio que difiere del índice de refracción principal.
Por ejemplo, si consideramos las lentes, que son componentes ópticos que curvan y enfocan la luz, cuanto mayor sea la diferencia de índice de refracción entre la lente y el aire, mayor será la curvatura de la luz, y cuanto más cerca pueda enfocarse la luz (enfoque más corto) de la lente, más pequeño podrá hacerse el sistema óptico.
El corte y el pulido son los métodos de fabricación más comunes, pero para el vidrio de sílice fundida, que tiene un punto de fusión bajo, pueden utilizarse el moldeo, el moldeo por prensado y otros métodos de fabricación, que permiten una producción en masa poco costosa.
El pulido óptico de una o de las dos caras se elige en el momento del pedido, y los precios varían.
Más Información sobre el Vidrio Óptico
Índice de Refracción del Vidrio Óptico
El índice de refracción del vidrio óptico es mayor en la región ultravioleta que en la infrarroja y presenta una dispersión suave. Esta dispersión depende del material del vidrio y es muy importante en los experimentos ópticos que utilizan el índice de refracción.
Por ejemplo, el índice de refracción del cuarzo sintético es de aproximadamente 1,48 a una longitud de onda de unos 340 nm, de 1,457 a 650 nm y de 1,452 a 900 nm. Por otra parte, el índice de refracción del BK7 es de aproximadamente 1,54 a una longitud de onda de unos 340 nm, 1,514 a 650 nm y 1,509 a 900 nm. La dispersión del índice de refracción viene dada por los fabricantes y puede comprobarse de antemano.
La dispersión de la longitud de onda de la luz pulsada de un láser pulsado se ve afectada por las diferencias mencionadas del índice de refracción. Dependiendo del material y del grosor del vidrio, se puede controlar la dispersión de la velocidad de grupo de los pulsos. Por lo tanto, la forma del pulso puede diseñarse basándose en la información sobre las diferencias en el índice de refracción de cada longitud de onda.