Procesado de vidrio mediante una tecnología híbrida láser para su aplicación en el campo de la fotónica

Abstract

La presente tesis se centra en el estudio, diseño y fabricación de micro-dispositivos fotónicos en vidrio, en particular, matrices de microlentes y microcanales en sustratos de un vidrio sodo-cálcico. El uso de estos dispositivos en múltiples disciplinas como comunicaciones ópticas, procesado de materiales o biofotónica; ha llevado al desarrollo de una gran variedad de técnicas de fabricación, entre las que podemos destacar: la litografía, el micromecanizado mecánico, el moldeado o la ablación láser. La ablación láser presenta una serie de ventajas frente a los métodos convencionales, como su fácil implementación o la flexibilidad en el diseño de las microestructuras. El objetivo de esta tesis es el desarrollo de una tecnología de fabricación de matrices de microlentes y microcanales en vidrio, por medio de la ablación láser. El método propuesto consiste en la combinación de la técnica de escritura directa láser, para la generación de las microestructuras iniciales; y un tratamiento térmico que permite mejorar la calidad óptica y morfológica de los elementos fabricados. Para llevar a cabo el microestructurado del vidrio se emplean 2 láseres pulsados en la región del IR cercano, un láser de Nd:YVO4 con pulsos de nanosegundos y un láser de Ytterbium de femtosegundos. Paralelamente al proceso de fabricación, se realiza una comparativa del proceso ablativo del vidrio en los dos regímenes de pulsos utilizados. Para la aplicación del tratamiento térmico se utiliza un láser de CO2 acoplado a un horno continuo, lo que permite modificar la forma y la rugosidad de los elementos fabricados de manera superficial. La tecnología desarrollada permite la obtención de microlentes y microcanales con buenas propiedades ópticas y morfológicas para su uso en distintas aplicaciones de micro-óptica y microfluídica.