A pesar de la enorme cantidad de investigación a lo largo de las décadas sobre los láseres y sus aplicaciones, los científicos tienen dificultades para observar de forma precisa y directa los detalles finos de sus interacciones con los materiales. Por primera vez, Los investigadores han encontrado una manera de adquirir dichos datos de un láser de producción utilizando equipos de bajo costo. La técnica podría mejorar enormemente la precisión de los elementos cortados o grabados con láser. Dada la ubicuidad de los láseres, esto podría tener implicaciones de amplio alcance en el laboratorio, aplicaciones comerciales e industriales.

Los láseres se utilizan en una gama extraordinariamente amplia de aplicaciones en el mundo moderno. Un área en particular que es cada vez más importante es la fabricación, ya que el nivel de precisión al que puede operar un láser es mucho mayor que el de herramientas físicas equivalentes. Sin embargo, este nivel de precisión podría ser incluso mayor en teoría, conduciendo a una nueva generación de tecnologías aún inimaginables. Una forma significativa en la que se podría mejorar la precisión del láser es un mejor medio para obtener información sobre la forma en que el láser interactúa con un material. Eso conferiría un mayor control y menos incertidumbre en las acciones de corte y grabado de un láser de producción. Este problema ha resultado sorprendentemente difícil de abordar hasta ahora.

"Para medir qué tan lejos en una superficie ha cortado un láser a menudo se requieren decenas o cientos de lecturas de profundidad. Esta es una barrera sustancial para sistemas de producción automatizados basados ​​en láser, ", dijo el profesor Junji Yumoto del Departamento de Física de la Universidad de Tokio." Así que hemos ideado una nueva forma de determinar y predecir la profundidad de un agujero producido por pulsos láser basados ​​en una sola observación en lugar de decenas o cientos. Este hallazgo es un importante paso adelante en la mejora de la capacidad de control del procesamiento láser ".

Yumoto y su equipo buscaron determinar la profundidad de un agujero láser utilizando la mínima cantidad de información posible. Esto los llevó a observar lo que se conoce como la fluencia de un pulso láser, que es la energía óptica que entrega el pulso sobre un área determinada. Hasta hace poco, Se requirió un costoso equipo de imágenes para observar esta fluencia, y carecía de resolución suficiente. Pero gracias a los desarrollos en otras áreas de la electrónica y la óptica, una cámara Raspberry Pi versión 2 relativamente simple resultó adecuada para el trabajo.

Cuando su aparato láser de prueba hizo un agujero en el zafiro, la cámara registró directamente la distribución de fluencia de un pulso láser. Luego, un microscopio láser midió la forma del agujero. Superponiendo estos dos resultados y utilizando métodos numéricos modernos, el equipo produjo un conjunto de datos grande y confiable que podría producir con precisión la relación entre la fluencia y la profundidad del pozo.

"Esto correspondería a la extracción de alrededor de 250, 000 puntos de datos de una sola medición, ", dijo Yumoto." Nuestro nuevo método podría proporcionar de manera eficiente big data para el aprendizaje automático y nuevos métodos de simulación numérica para mejorar la precisión y la capacidad de control del procesamiento láser para la fabricación ".