Valencià:
Els làsers de femtosegon permeten, des dels anys 90, el tractament de materials a nanoescala i microescala amb alta precisió, però la seua producció resulta lenta i costosa. Investigadors del Grup d'Òptica (GROC) de la Universitat Jaume I de Castelló han desenvolupat una nova tècnica de processament en paral·lel que permet multiplicar per cent la capacitat de producció d'aquests làsers, millorant el rendiment, reduint el temps i els costos de fabricació i optimitzant l'ús de l'energia del làser. La importància de l'avanç l’ha dut a ser portada d’Optics & Photonics News, la revista de divulgació de referència en el seu camp editada per l’Optical Society of America.


	La tecnologia làser permet processar materials, és a dir, modificar localment les seues propietats amb precisió micromètrica (una centèsima part de la grandària d'un cabell) o fins i tot nanomètrica. És el cas, per exemple, dels microxips o dels stents que s'implanten en el sistema arterial i que són fabricats utilitzant tecnologia làser, a causa dels exigents requeriments de precisió perquè funcionen correctament. Jesús Lancis, director del Grup d'Òptica GROC, destaca que l'avanç aconseguit «millorarà considerablement les prestacions d'aquesta tecnologia en permetre processar el material simultàniament en diverses localitzacions i, a més, sense pèrdua de precisió. Tots dos fets són clau per a incrementar la taxa de producció de la tecnologia làser que abarateix d'aquesta manera els costos de fabricació i permet la seua introducció progressiva en diversos sectors que fins ara utilitzen mecanismes de producció més tradicionals».


	La tècnica de processament en paral·lel desenvolupada per l’UJI permet dividir el feix en una sèrie de feixos múltiples a través del que es denomina un «mòdul de dispersió compensada», i ha demostrat la seua efectivitat per a generar simultàniament 52 forats cecs de menys de 5 micres de diàmetre sobre una mostra d'acer inoxidable. «Aquesta recerca demostra que, sense perdre qualitat, podem augmentar la velocitat de fabricació per un factor de 52, o fins i tot de 100, amb el canvi de paràmetres del sistema», explica la investigadora de GROC Gladys Mínguez-Vega.


	El programa Horitzó 2020, que recull els principals desafiaments als quals ha de fer front la ciència a Europa en els propers anys, destaca el paper clau que ha de jugar la tecnologia làser en la millora de determinats processos de producció industrial, sobretot en aquells on la qualitat i l'acabat de la peça són fonamentals. Processar materials amb llum permet un alt grau d'automatització i flexibilitat en els processos industrials, així com la fabricació de components i productes d'extraordinària qualitat i d'una manera molt més sostenible comparada amb altres tecnologies de processament. La tecnologia làser és una tecnologia neta en el sentit que minimitza el nombre de residus en els processos de fabricació, però no només en el manufacturat industrial: la fotònica també planteja avanços en nombrosos camps com ara la salut, la il·luminació i la sostenibilitat. «Es diu que la fotònica permetrà modificar la nostra forma de vida al segle XXI tal com ho va aconseguir l'electrònica al segle XX», assenyala Lancis, ressaltant les potencialitats d'aquesta ciència.

Una tecnologia amb infinitat de possibilitats


	La tecnologia làser es va desenvolupar en els anys 80 del passat segle, però en els seus orígens es tractava de làsers d'ona contínua que no permetien treballar amb materials a microescala ni aconseguir un elevat nivell de qualitat. Va ser a partir dels anys 90 quan va aparèixer el làser polsat de femtosegon, un làser que opera amb polsos programats en espais de temps extremadament curts, que permet que s'acumule la llum de manera que la càrrega energètica que es dispara en alliberar-se el feix és molt més potent. Aquesta tecnologia ha permès aconseguir una major precisió i qualitat, segons explica Mínguez-Vega: «Són els làsers que s'estan utilitzant, per exemple, en algunes operacions de cirurgia per a aconseguir talls menys invasius, més localitzats i precisos, o en el desenvolupament de micromecanitzats en tot tipus de materials, inclosos els biodegradables. En tractar-se de temps d'exposició tan breus i amb una càrrega energètica tan elevada, els làsers de femtosegons eviten també que la calor s’expandisca més enllà del punt al qual es dirigeix, la qual cosa permet fins i tot utilitzar-los per a tallar explosius».


	El fet que l'energia estiga tan concentrada provoca que s’haja fins i tot d’atenuar. «Si la utilitzares tota, dipositaries tanta energia que acabaries causant un dany en el material. Per tal d'evitar-ho, s'utilitzen uns filtres que van eliminant llum fins a reduir-la a l'energia adequada». La matriu desenvolupada per l’UJI permet dividir el feix, multiplicant els punts de llum alhora que redueix l'energia de cadascun. «Actualment, per a micromecanitzar una peça amb un làser de femtosegon s'ha de moure el làser o el material per a anar escanejant-lo, de manera que la producció s'ha de realitzar punt per punt». La matriu desenvolupada al campus castellonenc divideix els feixos mantenint la seua efectivitat, la qual cosa permet micromecanitzar alhora desenes de peces diferents multiplicant per cent la velocitat del sistema amb la consegüent reducció de costos.


	La revista editada per l’Optical Society of America, la societat d'òptica més important a escala internacional, dedica en el seu número del mes de maig la imatge de portada al sistema òptic desenvolupat a l’UJI per a làsers de femtosegon. A través d'un ampli reportatge sobre els últims avanços en làsers polsats ultraràpids, recull els avanços aconseguits pel Grup d'Òptica GROC de l’UJI, publicats prèviament en la revista científica Optics Express.

Videonotícia

Referèncias biblogràfiques


	- S. Torres-Peiró, J. González-Ausejo, O. Mendoza-Yero, G. Mínguez-Vega, P. Andrés, and J. Lancis (December 2013). “Parallel laser micromachining based on diffractive optical elements with dispersion compensated femtosecond pulses”. Optics Express, vol. 21, no. 26.


	- “Ultrafast and Ultrashort: Some Recent Advances in Pulsed Lasers”. Optics & Photonics News. May 2014.


	 


	Altres notícies d'investigació:

L’UJI patenta nous compostos per a la fabricació de dispositius OLED modulables

L’UJI fomenta la comunicació social de la ciència amb un taller

Español:
Los láseres de femtosegundo permiten, desde los años 90, el tratamiento de materiales a nano- y microescala con alta precisión, pero su producción resulta lenta y costosa. Investigadores del Grupo de Óptica (GROC) de la Universitat Jaume I de Castelló han desarrollado una novedosa técnica de procesamiento en paralelo que permite multiplicar por cien la capacidad de producción de estos láseres, mejorando el rendimiento, reduciendo el tiempo y los costes de fabricación y optimizando el uso de la energía del láser. La importancia del avance le ha llevado a ser portada de Optics & Photonics News, la revista de divulgación de referencia en su campo editada por la Optical Society of America.


	La tecnología láser permite procesar materiales, es decir, modificar localmente sus propiedades con precisión micrométrica (una centésima parte del tamaño de un cabello) o incluso nanométrica. Es el caso, por ejemplo, de los microchips o de los estents que se implantan en el sistema arterial y que son fabricados utilizando tecnología láser, debido a los exigentes requerimientos de precisión para que funcionen correctamente. Jesús Lancis, director del Grupo de Óptica GROC, destaca que el avance alcanzado «mejorará considerablemente las prestaciones de esta tecnología al permitir procesar el material simultáneamente en varias localizaciones y, además, sin pérdida de precisión. Ambos hechos son clave para incrementar la tasa de producción de la tecnología láser, abaratando de esta manera los costes de fabricación y permitiendo su introducción progresiva en diversos sectores que hasta ahora utilizan mecanismos de producción más tradicionales».


	La técnica de procesamiento en paralelo desarrollada por la UJI permite dividir el haz en una serie de haces múltiples a través de lo que se denomina un «módulo de dispersión compensada», habiendo demostrado su efectividad para generar simultáneamente 52 agujeros ciegos de menos de 5 micras de diámetro sobre una muestra de acero inoxidable. «Esta investigación demuestra que, sin perder calidad, podemos aumentar la velocidad de fabricación por un factor de 52, o incluso de 100, con el cambio de parámetros del sistema», explica la investigadora de GROC Gladys Mínguez-Vega.


	El programa Horizonte 2020, que recoge los principales desafíos a los que debe hacer frente la ciencia en Europa en los próximos años, destaca el papel clave que debe jugar la tecnología láser en la mejora de ciertos procesos de producción industrial, sobre todo en aquellos donde la calidad y el acabado de la pieza son fundamentales. Procesar materiales con luz permite un alto grado de automatización y flexibilidad en los procesos industriales, así como la fabricación de componentes y productos de extraordinaria calidad y de una manera mucho más sostenible comparada con otras tecnologías de procesado. La tecnología láser es una tecnología limpia en el sentido de que minimiza el número de residuos en los procesos de fabricación, pero no sólo en el manufacturado industrial: la fotónica también plantea avances en numerosos campos como la salud, la iluminación y la sostenibilidad. «Se dice que la fotónica permitirá modificar nuestra forma de vida en el siglo XXI tal y como lo consiguió la electrónica en el siglo XX», señala Lancis, resaltando las potencialidades de esta ciencia.

Una tecnología con infinidad de posibilidades


	Le tecnología láser se desarrolló en los años 80 del pasado siglo, pero en sus orígenes se trataba de láseres de onda continua que no permitían trabajar con materiales a microescala ni alcanzar un elevado nivel de calidad. Fue a partir de los años 90 cuando apareció el láser pulsado de femtosegundo, un láser que opera con pulsos programados en espacios de tiempo extremadamente cortos, permitiendo que se acumule la luz de forma que la carga energética que se dispara al liberarse el haz es mucho más potente. Esta tecnología ha permitido alcanzar una mayor precisión y calidad, según explica Mínguez-Vega: «Son los láseres que se están utilizando, por ejemplo, en algunas operaciones de cirugía para conseguir cortes menos invasivos, más localizados y precisos, o en el desarrollo de micromecanizados en todo tipos de materiales, incluidos los biodegradables. Al tratarse de tiempos de exposición tan breves y con una carga energética tan elevada, los láseres de femtosegundos evitan también que el calor se expanda más allá del punto al que se dirige, lo que permite incluso utilizarlos para cortar explosivos».


	El hecho de que la energía esté tan concentrada provoca que se tenga incluso que atenuar. «Si la gastaras toda, depositarias tanta energía que acabarías causando un daño en el material. Para evitarlo se utilizan unos filtros que van eliminando luz hasta reducirla a la energía adecuada». La matriz desarrollada por la UJI permite dividir el haz, multiplicando los puntos de luz a la vez que reduce la energía de cada uno de ellos. «Actualmente, para micromecanizar una pieza con un láser de femtosegundo se ha de mover el láser o el material para ir escaneándolo, de forma que la producción se ha de realizar punto a punto». La matriz desarrollada en el campus castellonense divide los haces manteniendo su efectividad, lo que permite micromecanizar a la vez decenas de piezas distintas, multiplicando hasta por cien la velocidad del sistema con la consiguiente reducción de costes.


	La revista editada por la Optical Society of America, la sociedad de óptica más importante a escala internacional, dedica en su número del mes de mayo la imagen de portada al sistema óptico desarrollado en la UJI para láseres de femtosegundo. A través de un amplio reportaje sobre los últimos avances en láseres pulsados ultrarrápidos, recoge los avances alcanzados por el Grupo de Óptica GROC de la UJI, publicados previamente en la revista científica Optics Express.

Vídeonoticia

Referencias biblográficas


	- S. Torres-Peiró, J. González-Ausejo, O. Mendoza-Yero, G. Mínguez-Vega, P. Andrés, and J. Lancis (December 2013). “Parallel laser micromachining based on diffractive optical elements with dispersion compensated femtosecond pulses”. Optics Express, vol. 21, no. 26. 


	- “Ultrafast and Ultrashort: Some Recent Advances in Pulsed Lasers”. Optics & Photonics News. May 2014. 


	 


	Otras noticias de investigación:

La UJI patenta nuevos compuestos para la fabricación de dispositivos OLED modulables

La UJI fomenta la comunicación social de la ciencia con un taller