Modulador óptico

Un modulador óptico es un dispositivo que interrumpe periódicamente un haz de luz . Existen tres tipos: moduladores de disco giratorio de frecuencia variable, moduladores de diapasón de frecuencia fija y obturadores ópticos . Un modulador de disco giratorio fue utilizado en 1849 por Hippolyte Fizeau en la primera medición no astronómica de la velocidad de la luz .

Uso en laboratorios de ciencias

Los moduladores ópticos, generalmente obturadores mecánicos de disco giratorio, se utilizan ampliamente en laboratorios científicos en combinación con amplificadores de detección síncrona . ^{[ 1 ]} El modulador se utiliza para modular la intensidad de un haz de luz, y un amplificador de detección síncrona se utiliza para mejorar la relación señal-ruido .

Para ser eficaz, un modulador óptico debe tener una velocidad de rotación estable. En los casos en que el ruido 1/f sea el principal problema, conviene seleccionar la frecuencia de modulación máxima posible. Esta frecuencia está limitada por la velocidad del motor y el número de ranuras del disco giratorio, que a su vez está limitado por el radio del disco y el diámetro del haz.

Uso en sistemas de guiado

Los helicópteros se utilizaron ampliamente en los primeros sistemas de guiado de misiles , y en esta función a veces se les conoce como "buscadores de retícula". ^{[ 2 ]} Los primeros usos fueron en misiles aire-aire . Una fotocélula sensible a la luz infrarroja se coloca detrás de un helicóptero accionado por un motor síncrono . A medida que el helicóptero gira, bloquea periódicamente la visión de la fotocélula hacia la aeronave objetivo, creando una serie de pulsos de salida. Esta señal se suaviza para obtener una salida sinusoidal que luego se compara con la señal que acciona el motor. La diferencia de fase entre estas dos señales revela el ángulo del objetivo con respecto a un punto dado en la señal del motor. El muestreo de la señal en dos puntos diferentes produce directamente señales de error X e Y que pueden controlar los mandos de vuelo del misil. ^{[ 2 ]}

El mismo sistema básico se ha utilizado en otras funciones. Los primeros misiles balísticos intercontinentales (ICBM) empleaban un sistema de rotor similar conectado a un pequeño telescopio de luz visible para producir un rastreador estelar que mejoraba la precisión midiendo los ángulos con una o más estrellas una vez que superaban la atmósfera. Los misiles antitanque utilizaban una fotocélula infrarroja en el lanzador que seguía una bengala en el misil, utilizando las señales de error X e Y para dirigir el misil hacia la línea de visión del telescopio de puntería del operador. ^{[ 2 ]}

Estos sistemas ya no se utilizan en las armas modernas, ya que generalmente han sido reemplazados por sistemas de imágenes que proporcionan mucha más información.

Ejemplos

Los codificadores rotativos incrementales ópticos son un tipo de chopper. Se utilizan en muchas máquinas industriales. Algunos de los primeros sistemas de frenos antibloqueo empleaban codificadores rotativos para la medición de la velocidad de las ruedas . Los ratones de ordenador optomecánicos de finales del siglo XX utilizaban dos codificadores para la medición de la posición XY. También existen codificadores lineales ópticos.

Los televisores LCD utilizan millones de obturadores LCD combinados con filtros rojos, verdes o azules para controlar el color de los píxeles en la pantalla.

Las cámaras de cine utilizan un obturador óptico para grabar fotogramas individuales de la película. Los proyectores de cine utilizan un obturador óptico sincronizado con los fotogramas para producir el efecto de movimiento aparente en la pantalla.

Las gafas con obturador de cristal líquido se utilizan junto con una pantalla sincronizada para crear la ilusión de una imagen tridimensional.

Las señales luminosas se envían en el mar y en los aeropuertos mediante una lámpara de señales con un obturador de accionamiento manual.

Ejemplos de moduladores ópticos en uso

Un marinero de la Armada estadounidense envía señales en código Morse mediante una lámpara de señales.
Un ratón optomecánico: 1) al mover el ratón, la bola gira; 2) los rodillos X e Y sujetan la bola y transfieren el movimiento; 3) los discos de codificación óptica incluyen orificios de luz; 4) los LED infrarrojos brillan a través de los discos; 5) los sensores recogen pulsos de luz para convertirlos en vectores X e Y.

Véase también

Referencias

↑ Wolfson R. (1991). "El amplificador lock-in: un experimento estudiantil" (PDF) . Am J Phys . 59 (6): 569– 572. Bibcode : 1991AmJPh..59..569W . doi : 10.1119/1.16824 .
1 2 3 Deuerle, Craig (2003). "Buscadores de misiles basados en retículas" . En Driggers, Ronald (ed.). Enciclopedia de ingeniería óptica . CRC Press. págs. 2400–2408 . ISBN 9780824742522.

Enlaces externos

Preguntas frecuentes sobre los moduladores ópticos.

[1] Wolfson R. (1991). "El amplificador lock-in: un experimento estudiantil" (PDF) . Am J Phys . 59 (6): 569– 572. Bibcode : 1991AmJPh..59..569W . doi : 10.1119/1.16824 .

[seek-2] 1 2 3 Deuerle, Craig (2003). "Buscadores de misiles basados en retículas" . En Driggers, Ronald (ed.). Enciclopedia de ingeniería óptica . CRC Press. págs. 2400–2408 . ISBN 9780824742522.

[ 1 ]

[ 2 ]