ES2217330T3 - Metodo de fabricacion de un dispositivo optico holografico. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN ELEMENTO OPTICO COMPUESTO POR UN PRIMER HOLOGRAMA (1) Y UN SEGUNDO HOLOGRAMA (2) SEPARADOS POR UN MEDIO INTERMEDIO (30). LOS HOLOGRAMAS (1, 2) TIENEN EL MISMO ESPACIADO DE DIFRACCION Y EL MISMO INDICE DE REFRACCION, PERO EL PRIMER HOLOGRAMA (1) TIENE UNA EFICIENCIA QUE ES APROXIMADAMENTE LA MITAD DE LA EFICIENCIA DEL SEGUNDO HOLOGRAMA (2), PREFERENTEMENTE SOBRE 50 % Y > 95 %, RESPECTIVAMENTE. LA GEOMETRIA Y EL INDICE DE REFRACCION DEL MEDIO INTERMEDIO (3) SON TALES, QUE UN HAZ DE ENTRADA (B) DE LUZ MEZCLADA SUFRE UNA DIFRACCION Y UNA REFRACCION PARA PRODUCIR UNOS HACES DE SALIDA (P1, P2) LOS CUALES SE COMBINAN DE UNA MANERA CONTROLABLEMENTE AUTOCANCELADORA. SE DESCRIBEN TAMBIEN LOS PROCEDIMIENTOS PARA LA PRODUCCION DE ESTE ELEMENTO.

Description

Método de fabricación de un dispositivo óptico holográfico.

Campo de la invención

Esta invención se refiere a un método de fabricación y uso de dispositivos ópticos para producir una interferencia destructiva de la luz sin dispersión marginal.

Antecedentes de la invención

La luz se mueve por el espacio como una onda electromagnética. La onda puede contemplarse como una serie de picos y valles que se mueven de manera continua a lo largo de una trayectoria dada a una frecuencia dada. Una interferencia se produce cuando dos ondas pasan a través de la misma región del espacio en el mismo momento. La interferencia entre las ondas puede ser tanto constructiva como destructiva. Una interferencia constructiva se produce cuando los picos (y los valles) de las dos ondas se encuentran los unos con los otros en el mismo momento y se superponen. Estas ondas se dice que están en fase, y cuando esto ocurre, la amplitud de las ondas en el punto de superposición aumenta.

Una interferencia destructiva se produce cuando los picos de una onda luminosa se encuentran y superponen con los valles de una segunda onda luminosa. Cuando los picos y los valles se encuentran los unos con los otros se cancelan, y se dice que la onda es de fase cancelada. Una onda de fase perfectamente cancelada no tiene energía electromagnética.

Tanto la interferencia constructiva como la destructiva de la luz pueden demostrarse mediante un experimento de doble rendija, según el cual la luz de una única fuente incide sobre una pantalla que contiene dos rendijas muy poco separadas. Si se coloca una pantalla de visualización detrás de la primera pantalla, se observará una serie de líneas brillantes y oscuras en la pantalla de visualización. Esta serie de líneas se denomina un espectro de interferencia.

Las líneas brillantes de un espectro de interferencia son zonas de interferencia constructiva y las líneas oscuras son zonas de interferencia destructiva. El espectro se genera cuando ondas de una longitud de onda particular entran por las dos rendijas. Las ondas se propagan en todas las direcciones tras pasar a través de las rendijas a fin de interferir entre sí. Si una onda procedente de cada rendija alcanza el centro de la pantalla de visualización y estas ondas se desplazan la misma distancia antes de chocar con la pantalla, estarán en fase y se producirá un punto brillante, que indica una interferencia constructiva, en el centro de la pantalla de visualización. También habrá interferencia constructiva en cada punto en que las trayectorias de dos rayos luminosos se diferencien en una longitud de onda o múltiplos de una longitud de onda. Sin embargo, si un rayo se desplaza una distancia adicional de la mitad de la longitud de onda o algún múltiplo de la mitad de la longitud de onda, las dos ondas estarán exactamente fuera de fase cuando alcancen la pantalla y aparecerá así una banda oscura en el espectro de interferencia que indica una interferencia destructiva. Por tanto, se obtiene una serie de líneas brillantes y oscuras en el espectro de interferencia, denominadas "franjas".

El experimento de doble rendija es un método de producción de interferencia destructiva. Sin embargo, sólo se cancela una pequeña parte de la luz de la fuente. Otro método de producción de interferencia destructiva de la luz se ha realizado utilizando un divisor de haz, unos espejos y un láser. Este tipo de dispositivo a menudo se denomina un interferómetro.

Un interferómetro funciona según el siguiente principio. Se utiliza un láser junto con un divisor de haz para hacer que el haz de láser se divida en dos, siguiendo cierto porcentaje de luz una trayectoria y siguiendo cierto porcentaje de luz otra trayectoria. La trayectoria de unos de los haces divididos puede retrasarse utilizando un espejo móvil de manera que el haz puede reflejarse en sentido opuesto paralelo al haz no reflejado mediante longitudes de trayectoria variables, que puede diferir en fracciones de una longitud de onda. El grado de cancelación depende de la "longitud de coherencia" del láser y de lo estrecha que sea la línea cromática. Por estos motivos, se requiere un láser de calidad extremadamente alta para producir un grado significativo de cancelación. Sin embargo, ningún láser produce una luz puramente monocromática, y se produce una franja independientemente del grado de cancelación. Con el fin de producir un haz colineal de fase perfectamente cancelada sin dispersión marginal, debe producirse una interferencia destructiva en todas las fases y longitudes de onda incidentes de todo el ancho de banda de la fuente de luz incidente, todos los rayos luminosos emitidos por la fuente deben ser paralelos, cada fotón del haz debe emparejarse con otro fotón que tenga exactamente la misma longitud de onda y las longitudes de las trayectorias de la mitad de los fotones debe retrasarse en un múltiplo de exactamente la mitad de la longitud de onda con respecto a las longitudes de las trayectorias de sus compañeros fotónicos emparejados.

Ninguna disposición convencional puede conseguir este resultado. Aunque podría colocarse un par de espejos semiplateados de manera que podría hacerse interferir una longitud de onda específica, no sería correcto para todas las longitudes de onda. Podría utilizarse un elemento de refracción para ajustar el retraso. Sin embargo, como este sólo funciona para ángulos de incidencia distintos de cero, el resultado sería que cada longitud de onda estaría desplazándose a lo largo de trayectorias no paralelas cuyos ángulos sólo podrían aumentarse mediante los espejos, de modo que el haz nunca podría formar un haz colineal, y así los fotones individuales nunca pueden emparejarse.

En consecuencia, es un objeto de la invención proporcionar un dispositivo óptico sumamente eficaz que produzca un haz de salida sin dispersión marginal, sea colineal y de fase cancelada, de manera que: (a) se produzca una interferencia destructiva para todas las fases y longitudes de onda incidentes por encima de un ancho de banda de al menos un 1% más o menos de la longitud de onda central de una fuente luminosa coherente tal como un láser, (b) todos los rayos luminosos del haz de salida sean paralelos, (c) cada fotón del haz de salida esté emparejado con otro fotón que tenga exactamente la misma longitud de onda y (d) las longitudes de la trayectoria de la mitad de los fotones esté retrasada en un múltiplo de exactamente la mitad de la longitud de onda con respecto a las longitudes de la trayectoria de sus compañeros fotónicos emparejados.

El documento US 5 071 210 A se refiere generalmente a elementos ópticos holográficos y, más particularmente, a un método y un aparato nuevos en los que se construye un elemento óptico holográfico de transmisión a partir de dos elementos ópticos holográficos de reflexión situados muy próximos entre sí con un adhesivo de gelatina.

Sumario de la invención

La invención consigue el objeto mencionado anteriormente y otros objetivos mediante un método definido en la reivindicación 1.

Se proporciona un dispositivo óptico que consiste en un elemento holográfico ("holograma") y un material óptico de refracción de un índice de refracción seleccionado específicamente. El holograma se construye con una rejilla de difracción que inducirá un ángulo de difracción dependiente de la longitud de onda para un haz óptico incidente de un ángulo de entrada dado. El montaje del holograma y el material óptico de refracción es tal que la variación dependiente de la longitud de onda en el ángulo de refracción inducida por el material de refracción será igual y opuesta a la variación dependiente de la longitud de onda en el ángulo de difracción inducida por el holograma, de manera que los ángulos se cancelan mutuamente para cada longitud de onda del haz óptico incidente.

El dispositivo óptico anteriormente descrito se combina con un segundo holograma de manera que el dispositivo óptico consta de dos hologramas y un material óptico (de refracción) intermedio. Ambos hologramas se construyen con rejillas de difracción similares que inducirán el mismo ángulo de difracción dependiente de la longitud de onda para un haz óptico incidente de un ángulo de entrada dado, y ambos hologramas se construyen con el mismo índice medio de refracción. Sin embargo, cada holograma tiene un rendimiento predeterminado que es diferente del rendimiento del otro holograma. Preferiblemente, el primer holograma tiene un rendimiento de aproximadamente un 50% o la mitad del rendimiento del segundo holograma, y el segundo holograma tiene preferiblemente un rendimiento de un 100%.

El primer holograma está colocado paralelo a y separado espacialmente del segundo holograma por un material óptico intermedio. El material óptico intermedio está esencialmente intercalado entre los dos hologramas. El material óptico intermedio tiene un índice de refracción seleccionado específicamente que es diferente de los índices medios de refracción de los hologramas. El ángulo de difracción inducido por el material óptico intermedio también depende de la longitud de onda.

Al establecer un índice de refracción particular para el material óptico intermedio, puede hacerse que una variación dependiente de la longitud de onda en el ángulo de refracción inducida por el material óptico intermedio sea igual y opuesta a la variación dependiente de la longitud de onda en el ángulo de difracción inducida por el primer holograma, de manera que los ángulos se cancelen mutuamente para cada longitud de onda de un haz óptico incidente que tenga un ángulo de entrada dado para el primer holograma del dispositivo óptico.

Debido a que el primer holograma tiene un rendimiento de casi un 50%, aproximadamente el 50% del haz óptico incidente pasará a través del holograma sin difractarse y aproximadamente el 50% del haz se difractará, de manera que se producirán dos haces mediante el primer holograma. Ambos haces atravesarán el material óptico intermedio e incidirán sobre el segundo holograma con distintos ángulos. El haz difractado pasará a través del segundo holograma afectado sólo por el cambio del índice de refracción, mientras que el haz no difractado interaccionará con la rejilla de difracción del segundo holograma y se difractará en un ángulo, de manera que ambos haces saldrán del segundo holograma paralelos entre sí.

Mediante pequeños ajustes del segundo holograma, puede hacerse que los dos haces de salida se superpongan, y el haz originalmente no difractado puede ser interceptado por el segundo holograma, de manera que siga una trayectoria diferente en algún múltiplo de la mitad de la longitud de onda de la trayectoria del haz originalmente difractado. El haz combinado será de fase cancelada para todas las fases y longitudes de onda incidentes por encima de un ancho de banda de al menos un 1% más o menos de la longitud de onda central del haz óptico incidente.

Tanto el retraso global del haz refractado como el rendimiento global de difracción para los hologramas pueden ajustarse simplemente cambiando el ángulo de incidencia sobre el primer holograma. A medida que se cambia el ángulo de incidencia, puede cancelarse un mayor o menor porcentaje de la luz incidente. La diferencia fundamental entre este efecto y el de un simple retraso fijo en uno de los haces es que, a medida que el ángulo del elemento total se alinea con el ideal, un mayor porcentaje de la luz incidente pasará por la trayectoria definida. Que toda la luz pase por la trayectoria definida dará como resultado una cancelación perfecta. Así, mientras que en un interferómetro convencional se observará una serie de franjas, la salida del elemento tal como se describe en esta invención producirá una única franja o haz con un mayor o menor porcentaje de cancelación proporcional a la cantidad del haz incidente que se permite que siga la trayectoria prescrita.

La invención proporciona un método para la producción del dispositivo óptico anteriormente descrito. En la producción del dispositivo, se usan dos láseres para generar un haz mixto de luz colineal que consta esencialmente de dos longitudes de onda diferentes. El haz mixto se dirige a uno de los hologramas con un ángulo de entrada dado, de manera que los dos haces difractados salgan del holograma con diferentes ángulos y se proyecten sobre una red de fotodetectores a una distancia L desde el lado de salida del holograma. La distancia entre los puntos de proyección de los dos haces difractados se mide en la red.

Un material óptico intermedio que tiene una dimensión larga igual a L y un índice de refracción inicial seleccionado se coloca entre la red de fotodetectores y un fotopolímero de prueba que tiene el mismo índice medio de refracción que el holograma, de manera que su dimensión larga sea perpendicular al fotopolímero de prueba y a la red. El mismo haz mixto se dirige al fotopolímero de prueba, de manera que los dos haces de salida sean proyectados por el material óptico intermedio sobre la red. El indice de refracción del material óptico intermedio se ajusta entonces por polimerización. A medida que cambia el índice de refracción del material óptico intermedio, cambia las distancia entre los puntos de proyección de los haces refractados. La polimerización del material óptico intermedio se para en el punto en el que el desplazamiento entre los puntos de proyección de los haces refractados mide lo mismo que el desplazamiento entre los puntos de proyección de los haces difractados.

El material óptico intermedio se asegura entonces al primer holograma, de manera que su dimensión corta sea perpendicular al holograma. Un segundo holograma con un rendimiento el que el del primer holograma se coloca en la cara del material óptico intermedio, opuesto al primer holograma. Un haz óptico incidente que tiene un ángulo de entrada adecuado se dirige al primer holograma de modo que dos haces de salida sean producidos por el segundo holograma. Se realizan ligeros ajustes rotacionales y laterales del segundo holograma hasta que se superpongan los haces y se consiga una posición de máxima cancelación.

El dispositivo óptico anteriormente descrito supera las limitaciones asociadas con los interferómetros porque puede producir un haz de fase cancelada sin dispersión marginal para todas las fases y longitudes de onda incidentes por encima de un ancho de banda de al menos un 1% más o menos de la longitud de onda central de una fuente luminosa coherente tal como un láser. Además, el dispositivo descrito en el presente documento representa un método sencillo y fiable para la creación de un haz colineal de fase cancelada aún cuando el láser fuente sea de calidad y de potencia relativamente reducidas y tenga una longitud de coherencia limitada. La producción de tal dispositivo permite que la investigación de las propiedades de los haces colineales de fase cancelada se emprenda con un coste moderado, y es una base para la generación de tales haces para otras aplicaciones científicas y comerciales.

Otros objetos, características y ventajas de la invención resultarán evidentes a partir de la lectura de la memoria descriptiva cuando se toma junto con los dibujos.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es un corte transversal esquemático de un holograma de fotopolímero muy simplificado que se proporciona con el fin de ilustrar la interacción potencial de la luz con los diferentes índices de refracción de un holograma de fotopolímero, tal como se trata en la sección de antecedentes de la siguiente descripción detallada;

la figura 2 es un diagrama de flujo de un método de producción de un dispositivo según la presente invención;

la figura 3 es una vista en perspectiva esquemática que ilustra el método;

las figuras 4A y 4B son vistas en planta esquemáticas que ilustran el método y

la figura 5 es un corte transversal esquemático que ilustra un dispositivo según la invención.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

Para mayor claridad, se facilitan unos breves antecedentes de los láseres y hologramas, y la terminología pertinente.

El término "láser" es un acrónimo de "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation" (amplificación de la luz mediante la emisión estimulada de radiación). Para generar una fuente luminosa de láser, generalmente se calienta, o se excita de otra manera, un medio que contiene una distribución de átomos similares en una suspensión transparente, sólida o gaseosa, para producir una mayoría de átomos en un estado excitado con electrones en orbitales altos fuera del estado no excitado o "fundamental" del átomo. La introducción de un haz de luz en el medio da como resultado la absorción y la reemisión de fotones desde los átomos excitados. Dado que los átomos están en una condición umbral de excitación, la introducción de un fotón hace que el átomo absorba y reemita el fotón incidente junto con un segundo fotón de la misma longitud de onda y fase. Este proceso tiende a producir una "cascada", ya que cada fotón recién emitido estimula a otros átomos para que absorban y emitan, amplificando así la luz. En un mundo ideal, la luz resultante de un sistema de este tipo sería coherente, de modo que toda la luz sería de la misma fase y monocromática porque consistiría en una única longitud de onda. Sin embargo, en la práctica, la excitación atómica no es perfecta y se estimulan varios estados energéticos diferentes entre los átomos en la suspensión. Esto da lugar a un estrecho espectro de luz, a menudo a un ritmo espaciado temporalmente conocido como "inestabilidad de modo", a medida que una mayoría de fotones se desplaza de una longitud de onda a la siguiente. Por diversos motivos, el índice de refracción del medio estimulado a menudo no es constante, y la excitación térmica tiende a producir que la fase varíe con el tiempo. El periodo de tiempo de tal variación dividido entre la velocidad de la luz define la longitud de coherencia de un haz de láser. Ésta puede variar entre unas cuantas micras y varios metros dependiendo del tipo de láser.

Los hologramas y sus métodos de fabricación son bien conocidos en la técnica. Un holograma es esencialmente una rejilla de difracción. Una rejilla de difracción se produce cuando el fotopolímero se expone a un haz de referencia de ángulo A y a un haz incidente de ángulo B. La rejilla de difracción, que se ha producido mediante el paso de luz en ángulos específicos, tiende a formarse como una retícula tridimensional mutuamente interactiva que representa el espectro de franjas deseado sólo en un ángulo incidente específico del haz de respuesta. La luz que entra en el holograma con el mismo ángulo que el haz de respuesta o de referencia interaccionará con los índices de refracción diferenciales de la rejilla de difracción y se difractará con un nuevo ángulo dependiente de la longitud de onda. Cualquier otro ángulo tenderá a saltarse los índices de refracción diferenciales de la rejilla de difracción y en su lugar interaccionará con la suma de los índices de refracción del holograma, como si de hecho el holograma fuese en su totalidad de un único índice medio de refracción. La figura 1 muestra el efecto: obsérvese que las trayectorias al y a2 pasan a través de cantidades más o menos iguales de índice de refracción bajo (L) e índice de refracción alto (H), mientras que con cierto ángulo crítico, las trayectorias b1 y b2 pasan a través de índices de refracción diferenciales.

El rendimiento de un holograma de fotopolímero se mide comparando la luz incidente y sin interaccionar con la luz que se transmite por difracción en la dirección pretendida del elemento óptico holográfico. La medida en que se difracta la luz depende de cuán extensa es la presencia de la rejilla de difracción. El grado en que está presente la rejilla de difracción depende de la medida en que se permita que avancen la polimerización y la reticulación del fotopolímero holográfico. La polimerización y la reticulación del fotopolímero se producen cuando se expone el fotopolímero a la fuente luminosa utilizada para crear la rejilla de difracción y durante una exposición posterior a la luz ultravioleta y al curado térmico. Controlando la cantidad de polimerización y reticulación, puede controlarse el grado en que está presente la rejilla de difracción y, por tanto, el rendimiento del holograma. El rendimiento de los hologramas fabricados a partir de emulsiones basadas en metal, tal como un haluro de plata, puede variarse variando el tamaño de grano de la emulsión.

El fenómeno del rendimiento holográfico se utiliza en el dispositivo descrito para modificar el porcentaje de luz que se fuerza a seguir la trayectoria de cancelación de fase, puesto que sólo la luz que pasa a través de los índices de refracción diferenciales dará como resultado un espectro de interferencia y, por tanto, dará como resultado una trayectoria difractada. En la práctica, las partes H y L del holograma están peor definidas debido a una polimerización incompleta y, así, el rendimiento se reduce incluso con el ángulo ideal, tal como se explicó en la anterior discusión sobre la polimerización.

También es fundamental para una comprensión total de la invención el fenómeno y las propiedades de la refracción. Cuando un rayo luminoso pasa a través de dos medios ópticos que tienen índices de refracción diferentes y el rayo luminoso está en cualquier ángulo distinto al perpendicular (normal) con respecto a la interfaz entre los medios ópticos, éste experimentará un cambio de ángulo, que se hace más agudo si la transición es desde un índice inferior a uno superior y más oblicuo si la transición es desde un índice superior a uno inferior. Este fenómeno puede entenderse fácilmente si se recuerda que cuanto mayor es el índice de refracción de un medio, más lentamente se desplaza la luz a través de ese medio. Por tanto, cuando un rayo luminoso entra con un ángulo en un medio de índice de refracción superior, el rayo luminoso se ralentizará y por tanto se desviará hacia el lado ralentizado.

El ángulo de desviación depende de la diferencia entre los índices de refracción de los dos medios ópticos y de la longitud de onda del haz de luz incidente.

Si un haz de luz pasa a través de un material óptico intermedio que tiene un índice de refracción diferente comparado con el índice de refracción del medio en el que el haz se está desplazando (un ejemplo sería la luz que pasa a través de una ventana), el cambio en el índice de refracción a la entrada y a la salida del material óptico intermedio será igual y opuesto, de manera que cuando el haz entre en el material óptico intermedio, el haz se desviará en una dirección y cuando el haz salga del material óptico intermedio, el haz se desviará de vuelta en la dirección opuesta en una cantidad igual, de modo que el haz de entrada y el haz de salida serán paralelos. Sin embargo, el punto en el que el haz sale del material óptico intermedio estará desplazado lateralmente comparado con donde habría salido el haz si el haz de entrada original hubiese pasado directamente a través del material óptico intermedio sin refractarse. La cantidad de desplazamiento lateral depende del desplazamiento angular en el material óptico intermedio y de la distancia entre la entrada y la salida.

En esta invención, el rendimiento del segundo holograma se fija tan próximo al 100% como sea posible y el rendimiento del primer holograma se fija a la mitad del rendimiento del segundo holograma, próximo al 50%. Cuando un haz coherente de luz de un ángulo dado entra en el primer holograma, aproximadamente el 50% del haz pasará a través del primer holograma afectado sólo por el cambio del índice de refracción, y aproximadamente el 50% del haz se difractará. Cuando ambos haces entran en el material óptico intermedio, se encuentran con otro cambio en el índice de refracción que induce un cambio dependiente de la longitud de onda en el ángulo de cada haz. Se selecciona un índice de refracción para el material óptico intermedio que induzca un cambio dependiente de la longitud de onda en el ángulo de refracción que sea igual y opuesto al cambio dependiente de la longitud de onda en el ángulo de difracción inducido por el primer holograma, de modo que los ángulos se cancelen mutuamente para cada longitud de onda del haz difractado. Por tanto, la trayectoria angular del haz difractado a través del material óptico intermedio es esencialmente opuesta a su trayectoria angular de salida del primer holograma.

Cuando el haz difractado sale del material óptico intermedio y entra en el segundo holograma, el cambio en el índice de refracción es igual y opuesto al cambio en el índice de refracción que se produjo cuando el haz difractado salió del primer holograma y entró en el medio óptico intermedio. Esto debe ser así puesto que los índices medios de refracción de los dos hologramas son iguales. Por tanto, el haz difractado será refractado por el segundo holograma, de manera que su ángulo de salida del segundo holograma será paralelo a su ángulo de salida del primer holograma (el ángulo de difracción original). Obsérvese que el haz difractado tendría un ángulo de entrada incorrecto con respecto a la rejilla de difracción del segundo holograma y pasaría a través del segundo holograma afectado sólo por el cambio de índice de refracción.

El haz no difractado que sale del primer holograma pasa a través tanto del primer holograma como del material óptico intermedio y al interior del segundo holograma afectado sólo por el cambio de índice de refracción. Por tanto, el haz no difractado sale del material óptico intermedio y entra en la rejilla de difracción del segundo holograma por una trayectoria que está desplazada lateralmente pero que de otro modo es paralela a la trayectoria que tenía cuando entró en el primer holograma. Por tanto, el haz no difractado tendrá el ángulo de entrada correcto para interaccionar con los índices de refracción diferenciales de la rejilla de difracción del segundo holograma. Dado que el segundo holograma tiene un rendimiento de casi un 100%, casi todo el haz no difractado se difractará y, por tanto, saldrá del segundo holograma paralelo al haz difractado originalmente.

Mediante ligeros movimientos del segundo holograma, puede hacerse que se superpongan los dos haces de salida en una gran parte del diámetro de sus haces, y el haz originalmente no difractado puede ser interceptado por el segundo holograma de manera que siga una trayectoria algún múltiplo de la mitad de la longitud de onda diferente de la trayectoria seguida por el haz originalmente difractado. El haz combinado resultante será de fase cancelada para todas las fases y longitudes de onda por encima de un ancho de banda de al menos el 1% más o menos de a la longitud de onda central de la fuente del haz óptico incidente.

Los hologramas primero y segundo se construyen tal como se describirá ahora. La secuencia de las operaciones se resume en el diagrama de flujo de la figura 2.

La rejilla de difracción del primer holograma se crea exponiendo una película o placa holográfica a un haz de referencia de ángulo A y un haz incidente de ángulo B. En la invención prototipo, se usa un láser de ión argón como fuente luminosa. Sin embargo, pueden utilizarse diferentes láseres en función de las características de la película holográfica que se esté usando.

El láser se monta en un banco óptico de laboratorio, y se usa un divisor de haz y unos espejos para hacer que el haz de láser se divida y se proyecte sobre la placa holográfica como un haz de referencia y un haz incidente que tengan los ángulos correctos. En el caso del prototipo, el ángulo del haz de referencia fue de aproximadamente 30 grados con respecto a la perpendicular al holograma, y el ángulo del haz incidente fue de aproximadamente 2-3 grados con respecto a la perpendicular. Estos ángulos pueden variarse siempre que ningún haz sea exactamente perpendicular al holograma o casi tan horizontal con el plano del holograma que los haces no puedan interaccionar con el holograma para formar una rejilla de difracción.

El rendimiento del primer holograma se fija próximo al 50% preferiblemente controlando la exposición del fotopolímero para limitar la polimerización en esa cantidad o, en el caso de un holograma de haluro de plata, reduciendo el contraste a la mitad de lo alcanzable. Midiendo la diferencia en intensidad entre los haces de salida y los haces de entrada con un fotodetector, se puede determinar el punto en el que se logra el rendimiento deseado. El segundo holograma se fabrica usando el mismo haz incidente y de referencia en los mismos ángulos, pero con un rendimiento lo más próximo al 100% como resulte práctico o al límite alcanzable con un holograma de haluro de plata. Normalmente, los fotopolímeros actuales permiten un rendimiento de hasta el 97%, una vez completada una serie de pruebas de exposición y pruebas de curado térmico iterativas. La experiencia demuestra que, tras algunas iteraciones, puede determinarse una cocción y exposición consistente para un fotopolímero particular a partir de un lote de fabricante particular, para cualquier rendimiento de polimerización escogido y, por tanto, para cualquier rendimiento de difracción holográfica escogido.

Puesto que la consistencia de la fabricación de fotopolímeros todavía no es la ideal, el cálculo de las razones de difracción y de refracción resultantes del holograma es imposible. Por tanto, la predeterminación de un índice de refracción específico para el material óptico intermedio es actualmente imposible. La solución al problema es aprovechar las propiedades de curado térmico de los fotopolímeros, tal como se describe a continuación.

En referencia a la figura 3 y a la figura 4A, se montan un par de láseres con una diferencia de longitud de onda de algunos nanómetros para proporcionar unos haces 10 y 12 hasta un divisor 14 de haz y, por tanto, para producir un único haz 16 mixto colineal a través de un horno (no mostrado), y de ahí, para proyectarse sobre una pantalla o, preferiblemente, sobre una red 18 de detectores. El holograma 2, que tiene un rendimiento del 100%, se coloca en la trayectoria del haz 16 en el punto X, de manera que el haz 16 incida sobre el holograma 2 con el ángulo de referencia a. Puesto que el haz 16 incidente se compone esencialmente de dos longitudes de onda diferentes de luz, y el ángulo de difracción para un holograma dado es dependiente de la longitud de onda, el holograma 2 producirá dos haces (20 y 22) de salida. La longitud de onda de luz en un haz será más corta que la longitud de onda de luz en el otro haz, y ambos haces se proyectarán sobre la red 18 de detectores como dos puntos 24 y 26 de proyección. La diferencia entre los centros de los dos puntos 24 y 26 de proyección es medida por la red de fotodetectores en el punto Y, y se registra.

El holograma 2 se quita y se sustituye en X con un fotopolímero 28 de prueba (figura 4B) que se ha expuesto a la misma energía total en Julios de luz incoherente a la que se ha expuesto de luz coherente el holograma 1, de manera que el índice medio de refracción del fotopolímero 28 de prueba sea igual al índice medio de refracción del holograma 1. Un material óptico intermedio en forma de un fotopolímero 30 no curado se coloca entre el fotopolímero 28 de prueba y la red 18 de detectores. El diferencial entre el índice de refracción del holograma 2 o del fotopolímero 28 de prueba y el índice de refracción del material 30 óptico intermedio definirá el ángulo de refracción para una longitud de onda dada en la interfaz entre el primer holograma 1 y el material 30 óptico intermedio (interfaz 32 en la figura 5), y esta configuración está diseñada para definir esta dependencia del ángulo con respecto a la longitud de onda.

El índice de refracción del material 30 óptico intermedio está determinado por la estructura y la densidad del fotopolímero que se usa para obtener el material 30 óptico intermedio. La estructura y la densidad de este fotopolímero pueden variarse dependiendo de la cantidad de luz a la que se expongan el fotopolímero y su colorante de activación y también de la reticulación posterior inducida por la exposición a una temperatura elevada. Exponiendo el fotopolímero a una cantidad adecuada de luz y monitorizando después el índice de refracción durante el curado a temperatura elevada (reticulación), puede lograrse un índice de refracción específico.

El índice de refracción real cambiará lentamente en proporción al tiempo y a la temperatura. Puede fijarse en un valor específico disminuyendo la temperatura por debajo de una temperatura crítica en la que se produce la reticulación para un fotopolímero dado. El proceso se dificulta por el hecho de que el índice de refracción cambia en sólo una dirección y por el hecho de que el proceso de curado no puede detenerse instantáneamente. Sin embargo, se puede experimentar con una muestra del mismo fotopolímero y observando cuidadosamente el cambio en el ángulo después de que la temperatura caiga por debajo del punto de curado, puede observarse fácilmente mediante en cuánto debe reducirse la temperatura de curado antes de obtener el ángulo deseado hasta la temperatura crítica. La temperatura crítica del fotopolímero representará la temperatura de funcionamiento máxima del elemento terminado, puesto que la exposición adicional a temperaturas elevadas hará que el índice de refracción cambie desde el índice de refracción deseado previamente establecido mediante el procedimiento de polimerización y reticulación descrito anteriormente.

Puede usarse casi cualquier fotopolímero de intervalo suficiente de índice de refracción para obtener el material óptico intermedio, incluyendo el mismo fotopolímero usado para la producción de los hologramas. Todo lo que se requiere es que pueda curarse hasta un índice de refracción medio que sea diferente del índice medio de refracción de los hologramas y que sea homotrópico porque la velocidad de la luz en este material es la misma en todas direcciones. Para este propósito se han utilizado fotopolímeros de bajo coste, tales como cementos de curado ultravioleta fabricados por Loktite Corporation. El fotopolímero activado por colorante genérico también es un material adecuado y está disponible de varias fuentes. La formulación puede determinarse a partir de varios artículos publicados sobre el tema.

El índice de refracción inicial del fotopolímero que ha de usarse para el material 30 óptico intermedio se hace mayor o menor que el índice medio de refracción del holograma 1, dependiendo del cambio del índice de refracción que sea necesario para refractar el haz de salida difractado en la dirección deseada. Lo importante es que se escoja un índice de refracción inicial para el material 30 óptico intermedio, de tal manera que el cambio de refracción entre el primer holograma 1 y el material 30 óptico intermedio haga que el haz de salida del holograma 1 se refracte en sentido opuesto a su trayectoria de refracción cuando pasa a través del material óptico intermedio. Puesto que se conoce el ángulo de difracción para el holograma 1, puede escogerse un fotopolímero que tenga el índice de refracción inicial necesariamente mayor o menor. El fotopolímero que va a usarse para el material 30 óptico intermedio se ha tratado normalmente con suficiente luz ultravioleta como para que el fotopolímero se convierta en un sólido que tiene un índice de refracción inicial, tal como se describió anteriormente.

La fabricación del material 30 óptico intermedio es tal como sigue.

En referencia de nuevo a las figuras 3 y 4, el holograma 2, en la posición X, se quita y se sustituye por el fotopolímero 28 de prueba. Un fotopolímero que ha de usarse para el material 30 óptico intermedio se prepara de manera que tenga una dimensión larga L y una dimensión estrecha M. La dimensión L se hace igual a la distancia X - Y en las figuras 3 y 4. La distancia X - Y equivale a la distancia entre el fotopolímero 28 de prueba y la red 18 de detectores y es igual a la distancia entre el holograma 1 y la red 18 de detectores. En el prototipo, se ha usado un fotopolímero de 6 cm de largo y 0,3 mm de ancho para obtener el material 30 óptico intermedio. Sin embargo, como se explicará más tarde, las consideraciones de manejo y construcción son los criterios principales para el tamaño real de las dimensiones M y L.

Un extremo de fotopolímero 30 se coloca en contacto con la red de detectores y el otro extremo se coloca contra el fotopolímero 28 de prueba en el punto X (figura 4B), de tal manera que la dimensión L del fotopolímero 30 sea perpendicular a la red 18 de detectores.

Cuando el par de láseres se excita, se proyecta un haz 16 colineal en el horno a través del fotopolímero 28 de prueba y el fotopolímero 30. En el lado de salida del fotopolímero 30, las longitudes de onda más cortas de los dos láseres se desplazarán lateralmente en relación con las longitudes de onda más largas, de tal manera que los dos haces 20 y 22 saldrán del fotopolímero 30 e incidirán en la red 18 de detectores como dos puntos 24 y 26 de proyección (figura 4B). Colocando el fotopolímero 30 con su dimensión mayor L perpendicular a la red 18, puede obtenerse un desplazamiento medido más fácilmente de los puntos de proyección de los dos haces en Y de lo que sería el caso si la dimensión XY tuviera que hacerse igual a la dimensión M que sería la dimensión funcional del fotopolímero 30.

Inicialmente se usa luz ultravioleta para curar el fotopolímero 30. A medida que se cura el fotopolímero 30, puede medirse el cambio progresivo en la diferencia entre los centros de los puntos 24, 26 de proyección de los dos haces 20 y 22 en la red 18 de detectores. Inicialmente, los puntos 24, 26 de proyección estarán próximos entre sí. Cuando comienza el proceso de curado, los puntos 24, 26 de proyección comenzarán a extenderse. Cuando la distancia entre los puntos 24, 26 de proyección comience a aproximarse a la extensión deseada, la luz ultravioleta se desconecta y el horno, que se ha fijado a la temperatura de curado recomendada por el fabricante del fotopolímero, se apaga. Tal como se ha mencionado anteriormente, el proceso de curado no puede detenerse instantáneamente. Por tanto, el horno se apaga lo suficientemente antes de manera que cuando se detenga finalmente el proceso de curado, los centros de los puntos 24, 26 de proyección medirán exactamente la misma distancia que la medida entre los centros de los puntos de proyección producidos por el primer holograma 1, estableciendo así el índice de refracción del fotopolímero 30.

En este punto, el desplazamiento lineal de los puntos 24, 26 de proyección de los dos haces 20, 22 que se desplazaron angularmente debido al cambio del índice de refracción entre el fotopolímero 28 de prueba y el fotopolímero 30 se hace igual al desplazamiento lineal producido por el desplazamiento angular igual pero opuesto de los haces 20, 22 que fueron difractados por el holograma 1, tal como se midió anteriormente. Por tanto, en el dispositivo óptico terminado, el cambio en el índice de refracción entre el primer holograma 1 y el material 30 óptico intermedio será de tal manera que la variación en el ángulo de refracción dependiente de la longitud de onda e inducida por el material 30 de refracción será igual y opuesta a la variación en el ángulo de difracción dependiente de la longitud de onda inducida por el primer holograma 1, de tal manera que los ángulos se cancelen mutuamente para cada longitud de onda del haz óptico incidente.

A continuación puede realizarse el montaje de la figura 5.

El material óptico intermedio (fotopolímero 30) se inserta con la dimensión M entre los dos hologramas 1 y 2. El holograma 1 que es eficaz en un 50% se establece en su alineación con respecto al material óptico intermedio. Un haz B de láser que tiene el ángulo de entrada correcto para interaccionar con los índices de refracción diferenciales de la rejilla de difracción del holograma se dirige al holograma 1 estabilizado, por lo que se producen los dos haces pl y p2 de salida de la figura 5 mediante el dispositivo óptico. La referencia 34, indica refracción holográfica. Ambos haces salen del material 30 óptico intermedio con ángulos diferentes. El haz pl representa el haz difractado.

Se aplica una pequeña gota de cemento de curado UV, o bien a la cara expuesta del material 30 óptico intermedio, o al segundo holograma 2. cuando el segundo holograma 2 se empuja hacia arriba contra el material 30 óptico intermedio, se hace girar alrededor del eje de los haces de salida hasta que los haces p1 y p2 se ponen en fila como una única mancha sobre un objetivo, tal como un vidrio esmerilado o un CCD (charge coupled device, dispositivo acoplado por carga). Después, el segundo holograma 2 se ajusta lateralmente. Cuando el segundo holograma 2 se mueve lateralmente (perpendicular a la dimensión M), se observará que el haz modula entre luz y oscuridad. En un examen más detallado de la mancha, los dos haces pl y p2 pueden observarse superponiéndose como dos círculos sobre el objetivo. Esto puede facilitarse aumentando el punto de proyección del haz con una lente (teniendo las precauciones habituales para la protección ocular) o conectando el CCD a un monitor.

La condición deseada es lograr tanto la superposición máxima de los haces p1 y p2 como la cancelación máxima de manera simultánea. El haz p2 que está difractado por el segundo holograma 2, tiende a tener un borde ligeramente más nítido que el haz p1. Esto hace que la alineación de la superposición sea más fácil puesto que, en la práctica, el haz p1 formará un ligero halo o "corona" alrededor del haz p2, facilitando la observación cuando los haces están alineados idealmente y se ha logrado la cancelación máxima (interferencia destructiva). Este ajuste es posible porque los diámetros de los haces son grandes con respecto a la longitud de onda y ajustando el holograma lateralmente puede interceptarse la parte del haz p2 que sigue una trayectoria algún múltiplo de la mitad de la longitud de onda más grande que el haz p1. El diferencial requerido entre las dos trayectorias del haz se produce muchas veces dentro del diámetro de los haces combinados, por lo que el segundo holograma puede ajustarse con respecto a varios picos destructivos hasta que se elija la mejor posición.

Una vez que el operario está satisfecho porque se ha logrado la condición óptima, el dispositivo en conjunto se expone a luz ultravioleta para curar el cemento. Varios fabricantes hacen este cemento y la exposición de curado ideal será la recomendada por el fabricante del cemento utilizado.

La diferencia entre varias cancelaciones de pico en lo que se refiere a la superposición de haces es pequeña y, por tanto, el rendimiento global del dispositivo sólo variará algunas fracciones de un porcentaje con respecto al óptimo, aun cuando el dispositivo esté extremadamente mal alineado con respecto al solapamiento de haces. Además, aun cuando el punto de cancelación no sea perfecto, un pequeño ajuste en el ángulo de entrada del haz de respuesta lo corregirá en cierto grado. Para un rendimiento máximo, la colocación del segundo holograma 2 debe realizarse cuidadosamente. Por ejemplo, si el dispositivo ha de usarse como la apertura para un filtro espacial en un sistema de láser potente, naturalmente es importante asegurar que la menor cantidad de potencia posible, o bien se desvíe de la disposición o sea absorbida por ella.

El ajuste del segundo holograma 2 puede llevarse a cabo mediante un micromanipulador, tal como se usaría para el ajuste de una platina de microscopio. Un método alternativo es utilizar un transductor piezoeléctrico como componente de una plantilla para alinear adecuadamente construida. Un transductor piezoeléctrico cambia la dimensión de manera proporcional a un campo eléctrico. Los hologramas 1 y 2 y el material 30 óptico intermedio pueden mantenerse permanentemente en su sito mediante una abrazadera como una alternativa al cemento de curado UV.

Debido a la relación entre los hologramas 1 y 2 y el material 30 óptico intermedio, ahora es posible variar la longitud de onda incidente en hasta el 2%, mientras que todavía se mantiene la cancelación temporal perfecta del haz. La cancelación de intensidad real no es perfecta, puesto que los rendimientos de contraste del haluro o la polimerización holográfica nunca son perfectos.

La capacidad del dispositivo para cancelar un ancho de banda amplio de luz incidente se explica a continuación con referencia a la figura 5.

La longitud de onda de la luz incidente cambia la dimensión dx, de tal manera que cuanto mayor sea la longitud de onda, mayor es dx. Por tanto, la longitud de la trayectoria de p1 y la longitud de la trayectoria de p2 serán dependientes de la longitud de onda. Definiendo el valor medio de dx es posible fijar la diferencia entre la trayectoria p1 y la trayectoria p2 como un número entero múltiplo de la mitad de la longitud de onda para la longitud de onda media del láser. Si ese múltiplo es impar, es decir, 1, 3, 5, 7, etc., entonces los haces de p1 y p2 se cancelarán. Además, puesto que el diferencial de p1 y p2 se define por dx que es dependiente de la longitud de onda, puede observarse que el retraso de p2 puede fijarse para que sea sistemáticamente igual a la mitad de la longitud de onda con respecto a cualquier longitud de onda que esté interaccionando con el dispositivo óptico y dentro de un intervalo, de tal manera que dx no supere el diámetro de los haces p1 y p2. La definición del valor medio de dx y el ajuste de las diferencias entre la trayectoria p1 y la trayectoria p2 como un número entero múltiplo de una mitad de longitud de onda para la longitud de onda media del láser, se lleva a cabo simplemente marcando pequeños ajustes del segundo holograma 2, tal como se describió anteriormente. Una vez establecida la colocación correcta del segundo holograma 2, el retraso individual para cada longitud de onda se hace proporcional a su longitud de onda.

La dimensión M es importante sólo en cuanto a cómo se relaciona con dx y, por tanto, define la longitud de la trayectoria diferencial media de p1 a p2. Puesto que dx se puede ajustar libremente, las consideraciones de manejo y construcción son los criterios principales para el tamaño real de la dimensión M. Tal como se estableció anteriormente, la dimensión L, que se define por la distancia XY, se escoge simplemente para garantizar que los puntos de proyección pueden discriminarse suficientemente por la red 18 de fotodetectores. Por tanto, las dimensiones M y L sólo se marcan así para facilitar la descripción del dispositivo. Por ejemplo, se han construido dispositivos satisfactorios con la dimensión M de cómo mínimo 0,05 mm y como máximo 1 mm. La red de fotodetectores CCD utilizada en la construcción del prototipo fue de suficiente resolución como para permitir que la dimensión L fuera inferior a 10 mm y, en la práctica, puede usarse cualquier CCD comercial tipo cámara en esta dimensión de L.

Obsérvese que el desplazamiento lateral del haz de respuesta es muy pequeño con respecto al diámetro del haz. La interacción de los dos haces desde el segundo holograma 2 es constante con respecto al desplazamiento de la longitud de onda a través de una variación de la longitud de onda de varios puntos en porcentaje. A medida que el ángulo del haz de respuesta se cambia, la interacción del haz con los hologramas cambia. A medida que el ángulo aumenta, pasa más luz a través de la rejilla sin interaccionar. Esto es así, porque los índices de refracción diferenciales que definen la rejilla se hacen menos claros por el paso de la luz a través de más de un índice de la película, tal como se representa de modo rudimentario en la figura 1. Puesto que el índice se define por la densidad atómica real promediada a través de la trayectoria de un rayo, esta densidad varía en una escala muy pequeña. El resultado de esto es que la probabilidad de la cancelación del haz cambia desde un máximo absoluto definido por el rendimiento del pico del holograma hasta un mínimo de distribución casi aleatoria. El haz de salida en el estado no cancelado permanece polarizado, pero se reduce en coherencia con el haz de láser incidente inicial. Es poco probable que la pérdida de coherencia sea un problema, excepto en la aplicaciones en las que se necesite una proyección de gran intervalo de más de dos millones de longitudes de onda.

Con un millón de longitudes de onda, puede lograrse el enfoque dentro de una aproximación razonable del límite de difracción.

Obsérvese también que a medida que el holograma inicial hace pasar una onda a través de la trayectoria de difracción o la trayectoria de no difracción (dependiendo sólo de la posibilidad aleatoria de que un fotón específico pase a través de una parte polimerizada del holograma), podría esperarse que una parte considerable del haz retrasado consistiera en fotones que carecerían de parejas coherentes que toman la trayectoria alternativa. En la práctica, la denominada retícula cuántica de fotones emitida desde una fuente de láser se extiende sobre un volumen mucho mayor que cualquier fuente de láser que se hubiera ideado anteriormente. Esto da como resultado la tendencia inesperada de los fotones que pasan a través del dispositivo a autoseleccionarse en pares, tomando uno la trayectoria retrasada y el otro la trayectoria corta. Sin este efecto, el nivel esperado de cancelación en el dispositivo descrito sería del orden del 70%. La cancelación actual medida a menudo es superior al 98%.

Que el efecto sea realmente una cancelación, en lugar de alguna forma de absorción, se determina fácilmente midiendo la temperatura de un elemento usado para interceptar un haz de láser de potencia conocida. Si la reducción de la intensidad del haz se debiera a la absorción, entonces la temperatura del elemento aumentaría de manera proporcional a la energía interceptada, mientras que el en caso de la cancelación no se esperaría ningún aumento de la temperatura. Las mediciones meticulosas muestran que no se produce tal aumento de la temperatura, lo que indica que la reducción en el 98% de la intensidad del haz se debe, en efecto, únicamente a la cancelación. Dada la retícula de fotones observada anteriormente, se ha encontrado que una cancelación máxima práctica para los experimentos a temperatura ambiente es de aproximadamente el 98%. Esto puede mejorarse en aplicaciones de temperatura controlada y puede reducirse si la temperatura ambiental debe variar en más de diez grados Celsius. El aparato puede permanecer estable a densidades de potencia de más de 500 mW, siempre que el efecto observado sea una auténtica cancelación colineal (si el efecto se produjo por algún fenómeno de absorción no comprendido, la potencia podría absorberse y el elemento se fundiría tal como se explicó anteriormente).

El dispositivo óptico tal como se describe en el presente documento sirve para una aplicación puramente práctica como atenuador para láseres de gran potencia. Colocar simplemente un obturador a través de un haz de láser de alta potencia no es posible, puesto que el haz simplemente se quema a su través. El dispositivo anterior puede interceptar un haz de láser de cualquier potencia y reducir su intensidad en el 98%, sin absorber él mismo ninguna energía. Se ha realizado un experimento práctico con un haz de 500 mW. Con una densidad de potencia del haz de 312 W/cm, el cambio en la temperatura fue equivalente a sólo el 0,1 por ciento de la potencia incidente.

Otra aplicación simple del dispositivo óptico sería la producción de un filtro espacial. Un filtro espacial convencional consiste en un orificio puntiforme a través del cual se proyecta un láser. Puesto que la circunferencia del orificio se somete a la potencia total del haz de láser, el orificio tiende a quemarse en poco tiempo. Para solucionar este problema, podría fabricarse un dispositivo óptico según la invención descrita anteriormente para el láser particular y después un orificio puntiforme taladrado a su través. Cuando el haz de láser se dirige al orificio puntiforme, en lugar de absorber la radiación en el borde del orificio como en un orificio puntiforme convencional, toda la luz que no pasa a través del orificio puntiforme simplemente se cancelaría.

El dispositivo óptico también posibilita la construcción de una lente óptica acromática, en la que la lente comprendería las rejillas de difracción holográficas y los elementos de refracción interrelacionados en la forma descrita en la memoria descriptiva. En la práctica, una única lente holográfica / de refracción no podría cubrir la totalidad del espectro óptico. Sin embargo, un grupo de tales dispositivos cubrirían la totalidad del espectro óptico. Aunque el uso de fotopolímeros tal como se ha descrito anteriormente es el método preferido en la actualidad para poner en práctica la invención, esto puede realizarse de otras formas. Pueden utilizarse emulsiones basadas en metal de tipo fotográfico, tal como el haluro de plata, para construir los hologramas. Sin embargo, el rendimiento de un dispositivo óptico que utilice hologramas de haluro de plata se reduciría enormemente y sería necesario un láser mucho más potente para lograr un resultado tan bueno como el que se obtendría utilizando hologramas de fotopolímero y un láser de baja potencia. Puede usarse una emulsión junto con un fotopolímero para ajustar los rendimientos holográficos controlando el tamaño de grano de la emulsión. Alternativamente, los elementos holográficos pueden formarse por fotoexposición de las capas de la emulsión o mediante elementos prensados producidos a partir de placas fotográficas.

La invención se ha descrito anteriormente con referencia al uso de un par de rejillas de difracción holográficas. En principio sería posible lograr los beneficios de la invención utilizando diferentes formas de rejillas de difracción (u otros elementos ópticamente dispersivos) separados por un elemento intermedio de un índice de refracción escogido.

Pueden realizarse modificaciones adicionales a las realizaciones anteriores dentro del alcance de la presente invención tal como se reivindica.

Claims (1)

1. Método de producción de un dispositivo óptico, comprendiendo el método las etapas de

a)

proporcionar un primer (1) y un segundo (2) holograma, teniendo cada holograma la misma rejilla de difracción, de manera que ambos hologramas induzcan el mismo ángulo de difracción dependiente de la longitud de onda, y teniendo cada holograma el mismo índice medio de refracción, teniendo dicho primer holograma un rendimiento que es la mitad del rendimiento de dicho segundo holograma;

b)

colocar uno de dichos hologramas (2) en la trayectoria de un haz (16) mixto de luz colineal que consta esencialmente de dos longitudes de onda diferentes, de manera que dos haces (20, 22) difractados salgan del holograma (2) con diferentes ángulos para proyectarse sobre una red (18) de fotodetectores a cierta distancia L del lado de salida del holograma (2);

c)

medir la distancia entre los puntos de proyección de los dos haces (20, 22) difractados;

d)

proporcionar un primer fotopolímero (30) que tiene un índice de refracción inicial escogido y una dimensión larga igual a L;

e)

proporcionar un segundo fotopolímero (28) que tiene el mismo índice medio de refracción que dichos hologramas (1, 2);

f)

sustituir el segundo fotopolímero (2B) en la posición del holograma (2) con respecto a dicho haz (16) mixto;

g)

colocar dicho primer fotopolímero (30) entre la red (18) de fotodetectores y el segundo fotopolímero (28) de manera que su dimensión L larga sea perpendicular a la red;

h)

activar dicho haz (16) mixto de tal manera que dos haces (20, 22) refractados se proyecten desde dicho primer fotopolímero (30) sobre dicha red (18);

i)

ajustar el índice de refracción del primer fotopolímero (30) mediante polimerización, de tal manera que la distancia entre los puntos (24, 26) de proyección de los haces (20, 22) refractados cambie;

j)

detener la polimerización en el punto en el que el desplazamiento entre los puntos (24, 26) de proyección de los haces (20, 22) refractados mida lo mismo que el desplazamiento medido entre los puntos de proyección de los haces difractados;

k)

quitar dicho segundo polímero (28) y asegurarlo a dicho primer holograma (1);

l)

colocar dicho segundo holograma (2) en la cara del primer fotopolímero (30) opuesta al primer holograma (1) ;

m)

dirigir un haz (B) óptico incidente que tiene una estrecha extensión de longitudes de onda alrededor de una longitud de onda central en dicho primer holograma (1), de manera que dos haces (p1, p2) de salida sean producidos por dicho segundo holograma (2) ;

n)

ajustar dicho segundo holograma (2) hasta que los haces de salida se superpongan máximamente y que se logre una posición de cancelación máxima; y

o)

asegurar dicho segundo holograma (2) al primer fotopolímero (30) en dicha posición ajustada.