lente corrugada

Una lente corrugada es un elemento óptico con su superficie deliberadamente ranurada o escalonada en anillos concéntricos, lo que reduce la masa mientras conserva la potencia focal. En lugar de pulir una lente sólida hasta su forma final, se elimina material en bandas alternas, dejando un patrón estriado que se asemeja a un disco de fonógrafo o cartón corrugado cuando se ve de canto. Esta geometría funciona porque la luz se dobla en las superficies de la lente; la eliminación de material del cuerpo no degrada significativamente el rendimiento si la superficie de trabajo en sí permanece intacta.

La física se basa en el principio de Fresnel: una lente puede aproximarse como una serie de zonas anulares delgadas, cada una contribuyendo al efecto de enfoque. Una lente corrugada hace que esta aproximación sea literal, eliminando el volumen no esencial entre zonas. Los diseños típicos retienen el perímetro exterior y la zona central con su espesor completo, mientras que los anillos intermedios se adelgazan o se eliminan por completo. La altura del escalón y el espaciado radial se calculan durante el diseño óptico para igualar el retardo de fase de una lente sólida equivalente en la banda de longitud de onda en uso.

Estas lentes aparecen comúnmente en sistemas infrarrojos y de longitud de onda larga, donde las ópticas sólidas se vuelven prohibitivamente pesadas o costosas. Una lente grande de imágenes térmicas, ópticas de proyección infrarroja o un reflector alimentado por bocina de microondas pueden usar un elemento frontal corrugado para reducir el peso sin un costo desproporcionado en el rendimiento. También se utilizan en algunos sistemas láser de alta potencia donde la carga térmica y la sensibilidad de alineación exigen una masa mínima. Las aplicaciones de luz visible son más raras porque los sistemas de ojo humano toleran menos las pequeñas aberraciones, y la ventaja de costo de fabricación disminuye cuando las ópticas sólidas ya son pequeñas y ligeras.

Fabricación y límites

Las lentes corrugadas se pulen y esmerilan como las ópticas convencionales, pero la superficie escalonada exige tolerancias posicionales más estrictas en cada anillo. Cualquier error radial en las posiciones de las ranuras o en las alturas de los escalones introduce errores de fase que se acumulan a lo largo de la apertura, degradando el contraste y la calidad de la imagen fuera del eje. El proceso de fabricación es más laborioso que el prensado de una lente simple, por lo que el diseño se elige solo cuando la reducción de peso justifica el costo o cuando la escasez de material lo exige.

La superficie ranurada también dispersa la luz en longitudes de onda visibles más que una superficie pulida, y el polvo o los arañazos se alojan en las ranuras, lo que dificulta la limpieza. En infrarrojos, donde la rugosidad de la superficie dispersa menos y los recubrimientos son más gruesos, estos inconvenientes son menores. El nombre "corrugado" se refiere directamente a la apariencia estriada; el término se usa en óptica, diseño de antenas y algunos contextos de ingeniería mecánica, siempre describiendo un perfil repetitivo de cresta y valle impuesto para reducir el peso o el costo sin abandonar la función.