Óptica y computación: motores en desarrollo tecnológico actual y futuro

El desarrollo conjunto de la óptica, la electrónica y la computación han hecho posible la evolución tecnológica con la que contamos actualmente. Hace cincuenta años, por ejemplo, ¿quién podría imaginar que sería posible entablar una video llamada con una persona prácticamente en cualquier parte del mundo?, ¿que las intervenciones quirúrgicas se convertirían en micro cirugías con la ayuda del láser? o ¿que sería posible captar imágenes del planeta Marte con la ayuda de robots espaciales?. Todos estos avances tecnológicos han sido una consecuencia de la unión de la computación y la electrónica, en conjunto con el desarrollo de la óptica. Para muchos queda claro cuáles son los avances actuales de la electrónica y la computación, pero la pregunta para otros sería ¿cuáles son las aportaciones de la óptica en el desarrollo tecnológico actual?

El término “óptica” refiere a la parte de la física que se encarga del estudio de la luz y su interacción con los objetos. En sus inicios, la investigación en esta área era prioritariamente para el desarrollo de sistemas formadores de imágenes. Mediante el estudio de la forma en que se desvían los rayos de luz al pasar de un medio material a otro, por ejemplo del aire a un vidrio, surgieron las primeras lentes. Debido a que las lentes eran capaces de formar imágenes amplificadas de los objetos, sus propiedades fueron utilizadas por Galileo Galilei en el siglo XVI, para construir instrumentos que permitieron observar objetos lejanos, lo que actualmente se conoce como telescopios. A este descubrimiento le precedieron la invención del microscopio y otros sistemas formadores de imagen.   

En el siglo XX, con el surgimiento de la Física Cuántica, se descubrió que la luz no solo se propaga como una onda electromagnética, sino que también se comporta como partículas pequeñas de energía, lo que más adelante se le otorgó el nombre de fotones. Lo anterior fue explicado por Albert Einstein por medio de su “Heurística de la generación y conversión de la luz”, que le permitió ganar en 1921 el Premio Nobel. Los estudios en el área de la Óptica Cuántica permitieron que en el año  1953  los científicos Charles H. Townes, Nikolái Básov y Aleksandr Prójorov desarrollaran el primer prototipo de amplificación de luz por emisión estimulada de radiación, lo que actualmente se conoce como láser. Aunque al principio no se tenían muy claros cuáles serían sus aplicaciones, este instrumento revolucionó gran parte de la tecnología.

En la actualidad la óptica está presente en gran parte de los desarrollos tecnológicos de nuestra vida diaria. Por ejemplo, las señales de telefonía e internet se transmiten de un punto a otro utilizando fibras ópticas y láseres, lo cual ha hecho que las comunicaciones sean cada vez más rápidas. Las pantallas táctiles y LED han surgido de la investigación de nuevos materiales fotoluminiscentes que son capaces de proporcionar mayor definición en las imágenes proyectadas. Más aún, en la medicina diversos sistemas ópticos han sido desarrollados para el diagnóstico y tratamiento de enfermedades. En lo que se refiere al diagnóstico, podemos encontrar los sistemas de rayos X, el ultrasonido, la tomografía computarizada, los sistemas de resonancia magnética, entre otros. En lo referente al tratamiento de enfermedades, los sistemas láser se están utilizando para la corrección visual, el tratamiento de lesiones en músculos, así como para disolver cálculos en órganos del cuerpo humano. Los sistemas antes mencionados representan avances significativos que han revolucionado el mundo en que vivimos.

Hasta hace algunos años, los instrumentos como cámaras, telescopios y microscopios estaban constituidos únicamente por componentes ópticos y mecánicos; en dichos sistemas, las imágenes de un objeto se almacenaban en una película fotográfica que más adelante debía ser revelada en un cuarto obscuro. En años recientes, a dichos sistemas se les incorporaron sensores digitales (también conocidos como dispositivos acoplados por carga, CCD), así como un sistema interno de procesamiento para mejorar las imágenes. Lo anterior ha hecho posible registrar una gran cantidad de imágenes de alta definición que pueden ser visualizadas al instante. Además, gran parte de los instrumentos médicos de diagnóstico actuales están conformados por partes electrónicas, ópticas y sistemas de cómputo para obtener imágenes de los órganos internos del cuerpo humano.

Los sistemas formadores de imágenes tienen un rango de aplicaciones que va creciendo día con día. Estos sistemas, también han sido incorporados en muchos procesos industriales para realizar el monitoreo en lugares inaccesibles para el hombre, así como para el control de calidad de forma automática. Por lo anterior, la evolución en las tecnologías para formar imágenes hace imperante la necesidad de formar especialistas en óptica y computación que sean capaces de desarrollar nuevas y eficientes técnicas. 

El programa de Maestría en Computación Óptica que ofrece la UPT tiene por objetivo formar especialistas capaces de resolver problemas  que surgen en la industria en sus diferentes ámbitos y en las áreas médico biológicas, con un perfil hacia la investigación, el desarrollo tecnológico, así como la innovación. Los egresados de este posgrado tienen la capacidad de implementar soluciones tecnológicas para el control y monitoreo automático de procesos industriales. En el año 2013, fue reconocido por su calidad en el Programa Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT. En este momento se encuentra abierta la CONVOCATORIA DE INGRESO 2014, la cual se encuentra disponible en el sitio: www.upt.edu.mx/Optica/optica.htm

Dr. Juan Carlos Valdiviezo Navarro