Componentes ópticos comunes en el laboratorio

Entrar por primera vez en un laboratorio óptico puede resultar abrumador, con tantos componentes ópticos (espejos, lentes y monturas mecánicas) repartidos por las mesas. Sin embargo, tras estas configuraciones aparentemente complejas se esconden componentes básicos simples y consistentes. Este artículo presenta los componentes opto-mecánicos y ópticos más utilizados, junto con sus métodos de montaje típicos.

1. Mesas ópticas

La mesa óptica es la base para construir configuraciones ópticas avanzadas y soportar una amplia gama de componentes ópticos . Su superficie es una placa plana de acero inoxidable con una rejilla de orificios roscados, sostenida por una estructura interna de panal para aislar las vibraciones. Toda la plataforma reposa sobre patas neumáticas o rígidas, que suprimen aún más las vibraciones.

• Las mesas ópticas métricas utilizan orificios roscados M6 en una cuadrícula de 25 mm.

• Las mesas ópticas imperiales utilizan orificios roscados de 1/4"-20 en una cuadrícula de 1 pulgada.

Tornillos y arandelas

• Tornillos de cabeza hueca : cuentan con un alojamiento hexagonal interno para llaves Allen.

• Tornillos de fijación : varillas roscadas cortas con alojamiento hexagonal, útiles para fijar piezas o unir dos componentes.

⚠️ Nota de seguridad : Los tornillos pequeños se caen fácilmente de la mesa. Recójalos siempre en una bandeja. Nunca se agache para recoger tornillos mientras el láser esté encendido, ya que esto puede causar lesiones oculares.

Para configuraciones más pequeñas, portátiles o económicas, las placas de pruebas ópticas pueden reemplazar las mesas ópticas de tamaño completo y aún así admitir componentes ópticos básicos.

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2. Hardware de montaje óptico ("Lego óptico")

La optomecánica es modular y a menudo se compara con los bloques LEGO. Permite la construcción flexible y repetible de sistemas complejos.

Opciones de montaje comunes

• Portapostes con bases redondas : se fijan con tornillos y horquillas de sujeción.

• Soportes de base giratoria : permiten un posicionamiento rotacional aproximado.

• Soportes montados sobre placa base : postes seguros sin bases incorporadas.

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3. Titulares de puestos

Los soportes cilíndricos huecos admiten postes de acero inoxidable. La altura se ajusta deslizando el poste hacia arriba o hacia abajo y apretando un tornillo de mariposa. Para mayor estabilidad, apriételo completamente con una llave hexagonal después de la alineación.

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4. Publicaciones

Los postes (diámetro común: 12,7 mm) controlan la altura del componente. Suelen tener un orificio roscado M6 en la parte inferior, un orificio roscado M4 en la parte superior y un tornillo de bloqueo lateral. Algunos incluyen escalas grabadas para ajustes repetibles.

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5. Collares de postes

Los collarines de anilla partida se fijan a los postes a alturas específicas. Permiten retirar y reinsertar componentes a la misma altura o rotar los postes sin modificar la alineación vertical.

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6. Abrazaderas para postes

Las abrazaderas para postes conectan dos postes en ángulos de 45° o 90° (las versiones giratorias ofrecen un ajuste de 360°). Permiten ensamblajes 3D, por ejemplo, para montar sondas a alturas variables.

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7. Rieles de cola de milano

Los rieles proporcionan ajuste lineal a lo largo de un eje. Los soportes para postes se deslizan sobre el riel y se bloquean con un tornillo de mariposa. Resultan útiles para configuraciones de varios elementos, como expansores de haz o interferómetros.

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8. Abrazaderas en L

Las abrazaderas en forma de L permiten fijar componentes desde varias direcciones, agregando flexibilidad y estabilidad, especialmente para ópticas pesadas.

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9. Monturas abatibles

Los soportes abatibles permiten insertar o retirar ópticas de la trayectoria del haz sin perder la alineación. Disponemos de versiones motorizadas para automatización.

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10. Sistemas de jaulas y cubos

Los sistemas de jaula utilizan cuatro varillas para mantener los componentes en alineación coaxial, ideal para conjuntos ópticos compactos y multicapa, como interferómetros o módulos de acoplamiento de fibra.

• Tamaños estándar: 16 mm , 30 mm , 60 mm , compatibles con ópticas de Ø1/2", Ø1" y Ø2".

• Los componentes se sujetan con placas de jaula, aseguradas mediante tornillos laterales.

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11. Monturas ópticas

• Monturas fijas : sujetan la óptica de forma segura.

• Montajes cinemáticos : permiten un ajuste fino de la inclinación/punta.

• Soportes rotacionales/traslacionales : proporcionan un posicionamiento preciso.

Las ópticas circulares a menudo se sujetan con anillos de retención o tornillos con punta de nailon para minimizar la birrefringencia inducida por el estrés.

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12. Espejos

Los espejos redirigen los haces y normalmente están montados en soportes cinemáticos ajustables.

• Espejos recubiertos de metal : amplio rango espectral, reflectividad moderada.

• Espejos dieléctricos : banda estrecha, >99% de reflectividad, alto umbral de daño.

Dos espejos pueden desplazar un haz lateralmente sin cambiar de dirección.

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13. Polarizadores y placas de onda

• Polarizadores : controlan la polarización; las versiones de película delgada ofrecen índices de extinción >1000 en longitudes de onda visibles.

• Placas de onda : modifican el estado de polarización.

  • Cuarto de onda: conversión de polarización lineal ↔ circular.

  • Media onda: rotar la dirección de polarización lineal.

Montado en soportes de rotación con escalas de ángulo para una alineación precisa.

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14. Divisores de haz

Los divisores de haz dividen un haz en dos.

• Divisores de haz de placas : placas de vidrio revestidas.

• Divisores de haz cúbicos : prismas cementados.

Las versiones incluyen tipos polarizadores (polarizaciones s y p separadas) y no polarizadores .

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15. Filtros

• Filtros de paso de banda : transmiten bandas de longitud de onda específicas.

• Filtros de borde : tipos paso largo y paso corto.

• Filtros de muesca : bloquean bandas estrechas.

• Filtros ND : atenúan la intensidad (densidad óptica, OD, definida como:

  $$OD = -\log_{10}(T)$$

  donde T = transmisión).

Se monta en soportes fijos, soportes abatibles o ruedas de filtros.

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16. Aperturas y orificios estenopeicos

• Diafragmas de iris : aperturas ajustables para modelar el haz.

• Agujeros de precisión : perforados con láser en láminas metálicas, utilizados en filtrado espacial y microscopía confocal.

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17. Lentes

• Plano-convexo (PCX) : enfoca haces colimados.

• Biconvexo : imágenes.

• Plano-cóncavo (PCV) : haces divergentes.

• Lentes asféricas : reducen las aberraciones.

• Dobletes acromáticos : minimizan la aberración cromática.

Montura de la lente: colocada contra un labio de retención y asegurada con anillos de retención.

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18. Objetivos del microscopio

Óptica compuesta en carcasas roscadas, ampliamente utilizada para microscopía, acoplamiento de fibras e imágenes.

Especificaciones clave

• Aumento (marcado y codificado por colores).

• Apertura numérica (NA) : capacidad de captar luz.

• Distancia de trabajo y profundidad de enfoque .

• Corrección de infinito (símbolo ∞) : para uso con lentes de tubo.

Códigos de color de aumento

Los objetivos de alta apertura numérica mejoran la resolución pero reducen la profundidad de enfoque.

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✅ Con estos bloques de construcción, se pueden ensamblar rápidamente sistemas ópticos estables y flexibles, ya sea para alineación básica, mediciones de precisión o experimentos avanzados.