Un sistema de jaula óptica es un sistema optomecánico que se utiliza para montar elementos ópticos como lentes y espejos juntos en un conjunto rígido. Los sistemas ópticos construidos de esta manera pueden ser más compactos de lo que se puede lograr usando una mesa óptica , y el sistema proporciona más flexibilidad que un riel óptico . Un sistema de jaula permite a los ingenieros e investigadores ópticos crear sistemas autónomos similares a instrumentos, sin tener que mecanizar piezas personalizadas. Son útiles para la educación y la investigación, y para realizar prototipos rápidos de nuevos diseños ópticos.
Un sistema de jaula óptica típico monta cada elemento óptico en una placa. Unas finas varillas insertadas a través de orificios en las placas permiten montar varias placas en serie, con los elementos ópticos alineados a lo largo de un eje común. Una variedad de hardware admite diseños más complejos, incluidos caminos ópticos que giran esquinas y elementos ajustables.
El desarrollo de los sistemas de jaulas ópticas comenzó con los " juegos de montaje óptico ": juguetes educativos diseñados para niños. Estos kits de plástico moldeado por inyección permitieron al niño construir varios instrumentos ópticos como un telescopio , un microscopio y un espectroscopio . Spindler & Hoyer introdujo en Alemania un conjunto de montaje óptico avanzado llamado Microbench en 1976. [1] Consistía en placas de montaje cuadradas de 40 × 40 mm con orificios de 25 o 30 mm en el centro y cuatro orificios de 6 mm alrededor de los bordes. Si se aseguraran cuatro varillas de 6 mm en las esquinas, una segunda placa de montaje podría deslizarse a lo largo de las varillas y fijarse en cualquier punto mediante tornillos de fijación . Al asegurar lentes individuales dentro de cada placa de montaje, se podría construir un telescopio. Spindler & Hoyer introdujeron un sistema más grande para construir experimentos ópticos más grandes: se llamó Macrobench y consistía en placas de montaje de 150 × 150 mm capaces de asegurar elementos ópticos de hasta 110 mm. [2] Las varillas eran más grandes (20 mm de diámetro) y huecas. Combinando estas placas de montaje se podrían construir experimentos ópticos de mucha mayor precisión, como un interferómetro , etc.
En 1995, Thorlabs simplificó el diseño del Microbench eliminando los orificios de los conectores de esquina y lo ofreció a un precio más económico. Se llamó Sistema Jaula. Esto hizo que el producto fuera mucho más utilizado en todo el mundo.
En 1994 se introdujo un sistema alternativo llamado Optoform, inventado por Ali Afshari. [3] [4] Este sistema utilizó placas de montaje redondas en lugar de las cuadradas utilizadas por otros sistemas, lo que permitió una fabricación rentable mediante tornos CNC con herramientas motorizadas. La forma circular también permite que las placas se monten en muchos ángulos en lugar de solo en incrementos de 90°, y permite que los elementos ópticos se sujeten en tres puntos separados por 120° en lugar de cuatro. Esto permite una inserción y extracción más sencilla de componentes ópticos. Optoform ha continuado desde entonces gracias a su inventor original, Ali Afshari, quien desarrolló aún más el sistema para hacerlo más versátil y asequible. La filosofía de Optoform, y sus aplicaciones, ha sido difundida a través de su sitio web optoform.com, y de una revista trimestral de 40 páginas denominada: "Optomechanix". Optoform ha entrado en una nueva era desde el anuncio de su sistema "Optoform II" de nueva generación. Siguiendo el legado de Optoform I, la nueva patente de Optoform US20220099907A1 tiene 23 ilustraciones para cubrir sus ideas revolucionarias para la industria óptica.
Los sistemas de jaulas han sido utilizados por centros de investigación y universidades de todo el mundo para construir experimentos de espectroscopia , microscopía de tercera generación armónica , configuraciones de fibra óptica , instrumentos biomédicos , aparatos de cirugía ocular, telescopios, interferómetros estelares , sistemas de imágenes, experimentos de vacío, etc. [5 ] [6] [7]