Óptica adaptativa, del telescopio a las gafas

Recientemente se ha concedido una beca del European Research Council (ERC) al equipo de Pablo Artal para el estudio de un sistema fotónico para la visión a través ojos que padecen de cataratas. Como él mismo cuenta en su blog:
Advanced photonics (optics) to see through cataractous eyes.

En este proyecto se pretende desarrollar un dispositivo que permita al paciente ver a través sus ojos con cataratas. Y al médico poder ver a través de ese cristalino defectuoso la retina.

Para esto Pablo Artal utilizará óptica adaptativa que corrija esos defectos en la visión introducidos por el cristalino defectuoso.

Pero; ¿Qué es esto de la óptica adaptativa?

Pablo Artal es un pionero en el uso de la óptica adaptativa para la realización de intrumentación oftalmológica. Pero el uso más conocido de la óptica adaptativa es el de corregir las distorsiones en la imagen que la atmósfera introduce en los telescopios terrestres.

VLT de la ESO disparando el Láser

Estas perturbaciones son similares a las producidas por las ondas en la superficie de una piscina. Y que vemos en el fondo en forma de patrones de luz. Estás mismas perturbaciones de la atmósfera son las que hacen titilar las estrellas. Como se explica un poquito más en el post "Astronomía para bañistas".

Normalmente lo que se quiere medir es la luz proveniente de una estrella muy débil, con lo que las medidas de las perturbaciones deben hacerse con una estrella brillante de referencia que atraviese la misma columna de atmósfera que la que queremos observar. Cuando esto no es posible, lo que se hace es "disparar" un haz láser muy potente que excita la capa de sodio existente en las altas capas de la atmósfera. De esta forma creamos una especie de aurora boreal puntual que nos sirve de estrella artificial de referencia.

En la siguiente imagen se puede ver el esquema de un telescopio que utiliza óptica adaptativa:

Esquema de óptica adaptativa

Cómo se ve en la imagen el frente de onda (la imagen) que llega al telescopio llega con las distorsiones introducidas por el camino, lo que se hace es dividir la imagen en el "Muestreador de haz" de forma que mediante un algoritmo se evalúan estas distorsiones. Una vez calculadas estas distorsiones se aplica la corrección necesaria mediante un espejo deformable, que adapta la forma necesaria para compensar dichas distorsiones.

Con este sistema se puede mejorar mucho la resolución de un telescopio como se observa en la siguiente imagen:

Planeta Neptuno, Corregido y sin Corregir

Un sistema similar al empleado por los telescopios es el que Pablo Artal pretende aplicar para la corrección de las cataratas y la obtención de una imagen de la retina aceptable en estos pacientes. Siguiendo un esquema como el siguiente:

Esquema adaptativo aplicado al ojo.

En este caso, como elemento corrector, en lugar de utilizar un espejo deformable se utiliza una pantalla de cristal líquido LCoS (Liquid Crystal over Silicon).

Esta entrada participa en el XLV edición del Carnaval de la Física, alojado en esta ocasión por Cuantos y Cuerdas. 

¿Nos seguimos leyendo?

@sedopticaAJ

Referencias (para saber más):

Enrique J. Fernández, Ignacio Iglesias y Pablo Artal. "Closed-loop adaptive optics in the human eye"

J. Liang, D. R. Williams y D. T. Miller "Supernormal vision an high-resolution retinal imaging through adaptive optics" 

Óptica adaptativa en el GTC