El reto del diseño de sistemas ópticos

How should we approach the development and integration of a new complex, high-performance optical system? First, let us clarify what an optical system is. If you look around the Internet, you will find many companies offering optical system development services, but all we get to see is an objective, albeit one with many elements in almost as many groups. In the context of this tech talk, this is not an optical system. A microscope would be somewhat closer to one, or perhaps the James Webb Space Telescope, which would be a perfect example of a high-performance optical system. Such a system presents many challenges in addtion to those that can be addressed with CODE V or Zemax/OpticStudio. It’s a bit extreme, but it’s a perfect example of what this tech talk is about.

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.

But the thing is, and it’s probably colored by my experience in industry, the number of critical issues in the specification is dwarfed by the number of critical specifications in the subsystems. Perhaps it is even a trivial observation that the number of critical items in the subsystem specifications by far exceeds the number of critical items in what we might call the customer specification. This is important. But why?

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.

The optical system designer, working on something complex yet down-to-earth, will have that discussion. There is a tendency and temptation to put things together after an initial engineering effort. “First light” and then, where do we stand in terms of customer requirements, and then, tweak. But tweak what? Here I want to go back to the assertion that the number of critical items in the subsystem specifications far exceeds the number of critical items in the customer specification. If this is where we are and we need to look for the answer to why our system does not meet the requirements, then of course, it is not as bad as bringing back the JWST from L2, but it is bad. In my opinion, this is a failure.

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.