Sistema de expansión de rango dinámico para interferometría de baja coherencia

Abstract

La interferometría de baja coherencia (LCI) y la tomografía de coherencia óptica (OCT) permiten inspeccionar materiales de manera no destructiva, realizando perfilometrías y tomografías del mismo. Si bien la técnica de OCT es ampliamente utilizada en el campo de la biomedicina, para muchas aplicaciones industriales es necesario extender el rango de medición de los equipos sin elevar considerablemente los costos del mismo. En esta tesis se desarrolló y caracterizó un nuevo detector para LCI y OCT denominado detector espacial heterodino (SHD) el cual permite expandir entre seis y quince veces el rango de medición respecto a las configuraciones convencionales con espectrómetros. Se diseñó y armó un sistema experimental con el cual se pudo comprobar el funcionamiento del detector y la correspondencia con la propuesta teórica, obteniendo resultados experimentales para mediciones de diferencias de camino óptico cercanas a 5 cm. Para estudiar el desempeño del SHD, se desarrolló un programa que permite simular numéricamente las señales e imágenes a la salida. Este programa brinda la posibilidad de analizar los distintos componentes del detector y optimizar la configuración del mismo según la aplicación requerida. Además se caracterizaron experimentalmente diversas configuraciones de operación del SHD que permiten extender el rango de medición en distinta medida. Por otro lado, se estudiaron diversos métodos de procesamiento de las imágenes adquiridas para facilitar la extracción de la información de interés. En particular se utilizaron dos enfoques principales, uno basado en filtros adaptativos y el otro basado en la correlación cruzada normalizada. Cada uno presenta distintos niveles de complejidad y desempeño, por lo cual su elección dependerá de la aplicación en la que se requiera. Finalmente, se evaluó el desempeño del SHD en mediciones de perfilometría y tomografía de distintos materiales, abarcando distintos rangos de medición y comparándolo con los sistemas convencionales. La versatilidad del SHD aquí desarrollado permite extender el rango de medición según la aplicación y configurar su diseño para optimizar el costo, la resolución y/o el tamaño del equipo.