El reto del diseño de sistemas ópticos

¿Cómo debemos enfocar el desarrollo y la integración de un nuevo sistema óptico complejo y de alto rendimiento? En primer lugar, aclaremos qué es un sistema óptico. Si buscamos en Internet, encontraremos muchas empresas que ofrecen servicios de desarrollo de sistemas ópticos, pero lo único que llegamos a ver es un objetivo, aunque con muchos elementos en casi tantos grupos. En el contexto de esta charla técnica, esto no es un sistema óptico. Un microscopio estaría algo más cerca de serlo, o quizá el telescopio espacial James Webb, que sería un ejemplo perfecto de sistema óptico de alto rendimiento. Un sistema así presenta muchos retos además de los que se pueden abordar con CODE V o Zemax/OpticStudio. Es un poco extremo, pero es un ejemplo perfecto de lo que trata esta charla técnica.

Un enfoque común

Volviendo al tema. Según mi experiencia, la mayoría de la gente que se enfrenta a un nuevo sistema empieza por estudiar algunos diseños básicos de primer orden y leyes de escalado. A continuación, probablemente algunos cálculos de errores que indiquen si el sistema puede construirse y su dificultad. A continuación, probablemente se realizarían simulaciones más detalladas y trazado de rayos para evaluar cuantitativamente algunas cuestiones no evidentes.

Pero el caso es que, y probablemente esté teñido por mi experiencia en la industria, el número de cuestiones críticas en la especificación es empequeñecido por el número de especificaciones críticas en los subsistemas. Tal vez sea incluso una observación trivial que el número de elementos críticos en las especificaciones de los subsistemas supera con creces el número de elementos críticos en lo que podríamos llamar la especificación del cliente. Esto es importante. ¿Por qué?

Volvamos al JWST. ¿Qué tal si adoptamos un enfoque que, en mi opinión, es demasiado común? Pedimos las piezas, las ensamblamos, reservamos un cohete en este caso, enviamos el JWST al segundo punto de Lagrange y vemos cómo funciona. Si no funciona, lo llevamos al laboratorio y lo arreglamos. No, por supuesto que no funcionará. Los diseñadores del sistema óptico del JWST no tuvieron que dedicar mucho tiempo a explicar que tenían que hacerlo bien desde el principio.

El diseñador de sistemas ópticos, que trabaja en algo complejo pero con los pies en la tierra, tendrá esa discusión. Existe la tendencia y la tentación de montar las cosas tras un esfuerzo inicial de ingeniería. "Primera luz" y luego, ¿dónde estamos en términos de requisitos del cliente, y luego, ajustar. Pero, ¿ajustar qué? Aquí quiero volver a la afirmación de que el número de elementos críticos en las especificaciones del subsistema supera con creces el número de elementos críticos en la especificación del cliente. Si aquí es donde estamos y tenemos que buscar la respuesta a por qué nuestro sistema no cumple los requisitos, entonces, por supuesto, no es tan malo como traer de vuelta el JWST de L2, pero es malo. En mi opinión, esto es un fracaso.

Entonces, ¿cómo podemos evitar esta trampa? Espero que muchos sugieran construirlo desde cero y en cada paso verificar que las predicciones de los modelos se cumplen hasta ese punto. Si este es el JWST que estamos construyendo, entonces (sospecho) casi todo el mundo que trabaja en él está probablemente muy bien entrenado, altamente cualificado y tiene todas las herramientas necesarias para la tarea. La mayoría de los proyectos (terrestres) no tienen esa suerte.

Las herramientas están ahí, pero con demasiada frecuencia no se utilizan. Quizá no estén suficientemente adaptadas a las tareas cotidianas del ingeniero óptico. La mayoría de las empresas no disponen de presupuestos multimillonarios ni de un reconocimiento de marca que les permita atraer a los mejores talentos del sector, pero aun así necesitan suministrar a los mercados sistemas ópticos de alto rendimiento. Es en este nicho donde Senslogic espera contribuir. Esté atento a futuros anuncios.