Optimización del sistema de iluminación y proyección para un sensor multiparamétrico acusto-óptico

Abstract

En trabajos anteriores presentamos un novedoso sensor multiparamétrico que mide simultáneamente el índice de refracción y la velocidad del sonido en un líquido aprovechando el efecto acusto-óptico. El sensor requiere un sistema de iluminación que expanda el haz láser de manera tal que interactúe eficazmente con el líquido bajo estudio. Por otra parte, también es necesario un sistema de proyección a fin de capturar adecuadamente el patrón de difracción a la salida de la celda. En este sentido, en este artículo, presentamos la optimización del sistema de iluminación y proyección del sensor utilizando la herramienta computacional de diseño óptico Zemax OpticStudio. El rango considerado de índices de refracción de las muestras líquidas está comprendido entre 1,33 y 1,51. Como resultado se obtuvo una correcta expansión del haz incidente sobre la celda, y el sistema de proyección logra una imagen con muy pocas aberraciones y una separación angular adecuada entre los máximos del patrón de difracción. A su vez, las dimensiones resultantes del sensor luego de la optimización del sistema de iluminación y proyección permiten afirmar que es compacto y portable.

In previous works we presented a novel multiparametric sensor to simultaneously measure the refractive index and the speed of sound in a liquid by means of the acousto-optic effect. The sensor requires an illumination system that expands the laser beam so that it interacts effectively with the liquid under study. Also, a projection system is necessary in order to adequately capture the diffraction pattern at the cell exit. In this article, we present the optimization of the sensor illumination and projection system using the optical design computational tool Zemax OpticStudio. The considered range of refractive indices of the liquid samples is between 1.33 and 1.51. The results show a correct expansion of the incident beam on the cell, and the projection system achieves an image with very few aberrations and an adequate angular separation between the maxima of the diffraction pattern. Based on the resulting dimensions of the sensor after optimizing the illumination and projection system, we confirm that it is compact and portable.