Turizm

As lentes adaptativas utilizam-se da consagrada teconologia de cristais líquidos para oferecer a opção de um elemento corretor refrativo. Os cristais líquidos são moléculas alongadas, como bastonetes, que alteram a direção do eixo diretor, porção alongada, quando submetidas a um campo elétrico ou magnético. Existem vários tipos de cristais líquidos, mas para uso em lentes adaptativas os preferenciais são os "Nematic Liquid crystals" e "ferroelectric liquic crystal" [7]

As lentes adaptativas, mesmo sendo elementos refrativos, podem ser controladas por uma matriz de atuadores ou ate mesmo por um único atuador. Na Figura 1.13 (a- b) temos a fotografia e o esquemático de uma lente. A lente é atuada por dois eletrodos

1.3. Elementos Corretores 17

transparentes. Um inferior como contato de referência e outro superior com formato circular. Quando uma tensão é aplicada, o formato circular cria um campo elétrico que reduz sua influência a medida que se aproxima do centro da abertura. Essa variação no campo altera a resposta do cristal líquido, produzindo o efeito de uma lente. Assim, ao variar a tensão aplicada obtém-se uma lente de foco variável. A operação do dispositivo é descrita pela função de transparência de fase, que é a distribuição espacial do atraso de fase proporcionado pelo tipo de cristal líquido usado e o campo elétrico aplicado [61, 7]. Camada de Cristal Líquido Vidro Vidro V1 V1

(a)

(b)

(c)

Figura 1.13. Em (a) fotografia de uma lente adaptativa fornecida pela Flexible

Optical B.V.. (b) O esquemático de operação da lente. (c) Figuras interferomé- tricas mostrando diferentes respostas da lente.

Na Figura 1.14 a reprodução de uma figura de Loktev [62] ilustrando os eletrodos de uma lente adaptativa de cristal líquido. Na figura 1.15 também reproduzida de [62] apresenta em (a) e (d) uma primeira aproximação para os termos negativos referentes as aberrações de defoco e esférica. Em (b) e (e) após otimizações e em (c) e (f) superfícies para referência. O estudo das aberrações será apresentado na seção. 2.2.

(b)

(a)

Figura 1.14. Reproduzida de [62], ilustra os atuadores em uma lente adaptativa

de cristal líquido.

Figura 1.15. Reproduzida de [62]. Em (a) e (d) uma primeira aproximação para

os termos negativos referentes as aberrações de defoco e esférica. Em (b) e (e) após otimizações e em (c) e (f) superfícies para referência.

1.4. Conclusão 19

As vantagens das lentes adaptativas de cristal líquido são as baixas tensões de

operação, poucos volts; baixo consumo, aproximadamente 0.1mW/cm2_{; alcance dinâ-}

mico espacial extenso; compacto; sem partes móveis; temperaturas de operação na faixa de −20◦

C até 100◦

C e baixo custo de fabricação. Tudo isso beneficiado pela mesma tecnologia base utilizada na industria de Liquid Crystal Displays (LCDs). A vantagem importante é permitir criar sistemas mais compactos que aqueles baseados em espelhos deformáveis. Razão disso é que muito do seu uso está em sistemas para foco rápido em microscópios [63, 64]. Por outro lado, os espelhos adaptativos possuem maiores frequências de operação e densidade de atuadores permitindo a correção de aberrações complexas e de maior frequência espacial.

1.4

Conclusão

Vimos até aqui um apanhado sobre os SOA em hardware e software. No Apêndice A está um resumo dos últimos 50 anos da história da óptica adaptativa. Lá se esclarece como a militarização das pesquisas culminou com a forte polarização americana nas pesquisas em óptica adaptativa. A Figura 1.16 [65] apresenta o número de trabalhos publicados envolvendo óptica adaptativa em cada ano.

1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Figura 1.16. Gráfico da produção científica em jornais, livros, patentes e outros

Depois de 1990, o crescimento, quase que a taxa constante, das publicações e tra- balhos demonstra um interesse cada vez maior sobre os SOA. Veja que em 2006 passa a ter mais de um trabalho publicado por dia. Esse interesse cresce ao passo que opções de menor custo se tornam acessíveis. Os financiamentos para pesquisa científica de modo geral contam com recursos modestos e sem dispositivos, como espelhos deformáveis, de menor custo, a disseminação da óptica adaptativa se daria de maneira mais lenta. Os diretamente beneficiados com décadas de pesquisa foram os astrônomos. Depois de 1990, todo telescópio de grande abertura possuía SOA. A oftalmologia, impulsionada com os ganhos das cirurgias refrativas, utilizam bastantes os SOA em seus exames pré e pós operatórios. A microscopia também ganha mais opções com as lentes de cris- tal líquido. Na indústria, o uso de SFO do tipo Hartmann-Shack, como alternativa para as já usadas técnicas interferométricas em metrologia, oferecem vantagens como maior área de trabalho e de amplitude de aberrações, podem trabalhar em ambien- tes industriais mais hostis, são comparativamente mais baratos que os equipamentos interferométricos e possuem precisão de ∼ λ/500. Em [66] é feita uma análise de vá- rios mercados envolvendo SOA, argumentando que em várias frentes o crescimento do mesmo é lento em razão do desconhecimento, custo elevado em face do possível risco em optar por algo ainda pouco popular, poucas empresas envolvidas, ausência de padrões que permitam a compatibilidade entre soluções de fabricantes diversos e carência de profissionais que saibam operar, dar suporte e em caso de alguma alteração de função, proceder com o reuso adequado dos componentes. Essas e outras razões causa efeitos curiosos. A exemplo da dificuldade em encontrar estudos de casos em aplicações indus- triais por parte das empresas envolvidas com óptica adaptativa. Julgo que o receio da concorrência em ter sua clientela predada por outra cria um silêncio que é prejudicial à disseminação das vantagens e benefícios dos sistemas ópticos adaptativos. Mesmo assim, esforços para redução dos custos, portabilidade como nesse trabalho e desen- volvimento de estratégias que permitam assegurar robustez, contribuirão para tornar SOA vantajosos para a industria na inspeção de componentes de precisão [67].

Finalmente, uma leitura muito interessante e que conta vários detalhes históricos e sobre os bastidores do universo da pesquisa militar dos EUA no desenvolvimento da óptica adaptativa, em que boa parte dos dados históricos aqui resumidos foram herdados, vem do livro: The Adaptive Optics Revolution [68].

Capítulo 2