MICROONDAS

Se denomina microondas a las ondas electromagnéticas; generalmente de entre 300 MHz y 300 GHz, que supone un período de oscilación de 3 ns (3×10−9 s) a 3 ps (3×10−12 s) y una longitud de onda en el rango de 1 m a 1 mm.

El rango de las microondas está incluido en las bandas de radiofrecuencia, concretamente en las de UHF (ultra-high frequency - frecuencia ultra alta) 0,3-3 GHz, SHF (super-high frequency - frecuencia súper alta) 3-30 GHz y EHF (extremely-high frequency - frecuencia extremadamente alta) 30-300 GHz

Las microondas pueden ser generadas de varias maneras, generalmente divididas en dos categorías: dispositivos de estado sólido y dispositivos basados en tubos de vacío. Los dispositivos de estado sólido para microondas están basados en semiconductores de silicio o arseniuro de galio, e incluyen transistores de efecto campo (FET), transistores de unión bipolar (BJT), diodos Gunn y diodos IMPATT. Se han desarrollado versiones especializadas de transistores estándar para altas velocidades que se usan comúnmente en aplicaciones de microondas.

Los dispositivos basados en tubos de vacío operan teniendo en cuenta el movimiento balístico de un electrón en el vacío bajo la influencia de campos eléctricos o magnéticos, entre los que se incluyen el magnetrón, el klistrón, el TWT y el girotrón.

La existencia de ondas electromagnéticas, de las cuales las microondas forman parte del espectro de alta frecuencia, fueron predichas por Maxwell en 1864 a partir de sus famosas Ecuaciones de Maxwell. En 1888, Heinrich Rudolf Hertz fue el primero en demostrar la existencia de ondas electromagnéticas mediante la construcción de un aparato para generar y detectar ondas de radiofrecuencia

¿En que se usa? 

Una de las aplicaciones más conocidas de las microondas es el horno de microondas, que usa un magnetrón para producir ondas a una frecuencia de aproximadamente 2,45 GHz. Estas ondas hacen vibrar o rotar las moléculas de agua, lo cual genera calor. Debido a que la mayor parte de los alimentos contienen un importante porcentaje de agua, pueden ser fácilmente cocinados de esta manera.

Las microondas pueden concentrarse en forma de potentes rayos, sumamente direccionales, que, como penetran fácilmente la atmósfera terrestre, se emplean muchísimo en las comunicaciones por satélite. Las ondas radio no se prestan normalmente a esa aplicación porque tienden a reflejarse en la ionosfera, capa de la atmósfera terrestre en la que existe una alta concentración de partículas cargadas. El satélite amplifica las señales recibidas de microondas, retransmitiéndolas a la Tierra.

Las microondas son susceptibles de una codificación especial para poder llevar al mismo tiempo muchas transmisiones separadas -por ejemplo, hasta varios miles de conversaciones telefónicas- (técnica llamada multiplexión), lo que las hace utilísimas en la comunicación sobre la superficie de la Tierra. En algunos países se han montado extensas redes de transmisión por microondas; esas redes comprenden una serie de torres -reconocibles por sus antenas parabólicas o de embudo-, que detectan, amplifican y retransmiten las señales que llegan en microondas. Esas torres suelen distar unos 45 km en el terreno llano, debido a que las microondas no se reflejan en la ionosfera, por lo que hay que retransmitirlas antes de que se pierdan en la distancia.

Aeronáutica:

- tripulación de aviones

- lanzamiento de misiles

Comunicaciones:         

- televisión

- telemetría

- sistema satelital

- radio navegación

Medicina:

- diatermia

Uso doméstico:

- hornos y calentadores

Investigación:

- meteorología

- física nuclear

REALIDAD VIRTUAL

La realidad virtual es un entorno de escenas u objetos de apariencia real, generado mediante tecnología informática, que crea en el usuario la sensación de estar inmerso en él. Dicho entorno es contemplado por el usuario a través normalmente de un dispositivo conocido como gafas o casco de realidad virtual. Este puede ir acompañado de otros dispositivos, como guantes o trajes especiales, que permiten una mayor interacción con el entorno así como la percepción de diferentes estímulos que intensifican la sensación de realidad.

La aplicación de la realidad virtual, aunque centrada inicialmente en el terreno del entretenimiento y de los videojuegos, se ha extendido a otros muchos campos, como la medicina, la arqueología, la creación artística, el entrenamiento militar o las simulaciones de vuelo.

La realidad virtual puede ser de dos tipos:

 Inmersiva y No Inmersiva. 

Los métodos inmersivos de realidad virtual con frecuencia se ligan a un ambiente tridimensional creado por un ordenador, el cual se manipula a través de cascos, guantes u otros dispositivos que capturan la posición y rotación de diferentes partes del cuerpo humano. La realidad virtual no inmersiva también utiliza el ordenador y se vale de medios como el que actualmente nos ofrece Internet, en el cual podemos interactuar en tiempo real con diferentes personas en espacios y ambientes que en realidad no existen sin la necesidad de dispositivos adicionales al ordenador. Nos acercamos en este caso a la navegación, a través de la cual ofrecemos al sujeto la posibilidad de experimentar (moverse, desplazarse, sentir) determinados espacios, mundos, lugares, como si se encontrase en ellos.

La realidad virtual no inmersiva ofrece un nuevo mundo a través de una ventana de escritorio. Este enfoque no inmersivo tiene varias ventajas sobre el enfoque inmersivo como son el bajo coste y fácil y rápida aceptación de los usuarios. Los dispositivos inmersivos son de alto coste y generalmente el usuario prefiere manipular el ambiente virtual por medio de dispositivos familiares como son el teclado y el ratón que por medio de cascos pesados o guantes.

Diversas empresas están trabajando actualmente sobre productos de realidad virtual. Algunos están en fase de desarrollo, otros disponibles comercialmente

Cascos o gafas

Guantes

Periféricos

Software y contenidos

HOLOGRAMA

HOLOGRAMA

Holograma es un término que se usa normalmente para hacer referencia a un tipo de fenómeno del ámbito visual o de la fotografía mediante el cual el tratamiento que recibe una imagen respecto de la luz hace que parezca tridimensional por contar con varios planos al mismo tiempo. La holografía es una técnica de la fotografía que se interesa justamente por lograr este efecto y que es particularmente común hoy en día en lo que respecta a la creación de imágenes tridimensionales para el cine o el video.

El término holografía y el término holograma provienen ambos del idioma griego en el cual el prefijo holos significa todo, completo y graphos o graphia significa escritura. Así, la holografía es la forma de escritura (en este caso escritura de imágenes) que se caracteriza por representar todas las partes del objeto o de lo que se observa independientemente del tipo de superficie en la que se realice el dibujo o escritura.

La holografía fue inventada en el año 1947 por el físico húngaro Dennis Gabor.

Originalmente, Gabor sólo quería encontrar una manera para mejorar la resolución y definición de las imágenes del microscopio electrónico. 

Los primeros hologramas que verdaderamente representaban un objeto tridimensional bien definido fueron hechos por Emmett Leith y Juris Upatnieks en Estados Unidos, en 1963, y por Yuri Denisyuk en la Unión Soviética.

¿COMO FUNCIONA UN HOLOGRAMA?

El haz láser se divide en dos haces idénticos que son redirigidos con espejos. Uno de los haces o haz de objeto, se dirige hacia el objeto. Donde parte de la luz es reflejada fuera del objeto en el soporte de grabación. El segundo haz, conocido como haz de referencia, se dirige al medio de grabación. De esta manera, no entra en conflicto con ninguna imagen que viene del haz de objeto, y coordina con ella para crear una imagen más precisa de la ubicación del holograma. Los dos haces se cruzan e interfieren entre sí. El patrón de interferencia es lo que se imprime en el soporte de grabación a fin de crear una imagen virtual que pueden ver los ojos. El medio de grabación, donde las luces convergen, se puede hacer de diversos materiales. Uno de los más comunes para la creación del holograma es una película fotográfica, que tiene una cantidad adicional de granos de luz reactivos. Esto permite que la resolución sea más alta para ambos haces, y hace que la imagen tenga un aspecto mucho más realista que con el uso del material de haluro de plata de los años de 1960. 

TIPOS DE HOLOGRAFÍA

Holografía dinámica:

Vertiente de la holografía en la que la grabación, el desarrollo y la reconstrucción se producen de forma secuencial, obteniendo como resultado un holograma permanente.

Para su obtención, la cantidad de información procesada puede ser muy alta (terabites), debido a que la operación se realiza en paralelo generando una imagen completa, lo cual compensa el hecho de que el tiempo de grabación, que puede ser de un micro segundo, es todavía muy largo en comparación con el tiempo de procesamiento de un ordenador electrónico.

El procesamiento óptico realizado por un holograma dinámico también es mucho menos flexible que el procesamiento electrónico.

Algunos ejemplos de aplicaciones de este tipo de hologramas en tiempo real incluyen computación óptica, procesamiento de imágenes, memorias caché de óptica y espejos de fase conjugada.

Holografía especular

La holografía especular es una técnica mediante la que se consiguen proyecciones de imágenes tridimensionales. Se generan controlando el movimiento de reflejos especulares sobre una superficie reflectante de dos dimensiones. El resultado son hologramas no dependientes de medios fotográficos o láser.

Aparecida en la década de 1930, en origen no tuvo mucho éxito debido a que las imágenes que producía se apreciaban distorsionadas. La técnica fue mejorando y en 2008 esa distorsión fue corregida empleando espejos curvos y refractores muy finos.

Holografía digital

Holografía digital es la tecnología de adquisición y procesamiento de recolecciones holográficas, típica mente a través de una cámara digital o dispositivos similares. Este proceso consiste en la reconstrucción numérica de los datos recolectados, a diferencia de los sistemas de reconstrucción óptica que sólo reproducen el aspecto del objeto. La holografía digital cuenta típicamente con información de superficies tridimensionales o de profundidad. Existen diferentes técnicas en práctica, cada una cumpliendo un propósito en específico

TV Y ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

La televisión es un sistema electrónico de telecomunicación diseñado para transmitir y recibir imágenes móviles y sonido instantáneamente, a una distancia. Funciona a partir del análisis y conversión de la luz y del sonido en ondas electromagnéticas y de su reconversión en un aparato que recibe el nombre de televisor, pudiendo ser llamado también aparato de TV. El aparato de televisión capta ondas electromagnéticas a través sus componentes internos y los convierte en imagen y sonido.

Las ondas deben estar desprovistas de toda interferencia ya que, de lo contrario, se perdería toda la fidelidad de la imagen que ellas transportan. Por tal motivo debe recurrirse a ondas de muy corta longitud o, lo que es lo mismo, de elevada frecuencia. Así, pues, resulta que las ondas de televisión tienen una longitud mucho menor que las ondas de radio, y esta circunstancia determina que las ondas de televisión no puedan ser reflejadas por la ionosfera, pues se propagan siempre en línea recta y se pierden en el espacio. Es por eso que la televisión no puede, como la radio, llegar hasta zonas muy distantes en la Tierra, porque sus ondas no pueden seguir la curvatura de ésta. También  las ondas de televisión realizan una doble misión; en efecto, no sólo transportan los elementos capaces de reproducir la imagen vista por el iconoscopio, sino que, además, llevan también los mensajes acústicos o sonoros producidos en la escena que se televisa.

Tipos de televisión

Difusión analógica

Su modo de llegar a los televidentes era mediante el aire con ondas de radio en las bandas de VHF y UHF. Pronto salieron las redes de cable que distribuían canales por las ciudades. Esta distribución también se realizaba con señal analógica, las redes de cable pueden tener una banda asignada, más que nada para poder realizar la sintonía de los canales que llegan por el aire junto con los que llegan por cable. El satélite, que permite la llegada de la señal a zonas muy remotas y de difícil acceso, su desarrollo, a partir de la tecnología de los lanzamientos espaciales, permitió la explotación comercial para la distribución de las señales de televisión. El satélite realiza dos funciones fundamentales, la de permitir los enlaces de las señales de un punto al otro del orbe, mediante enlaces de microondas, y la distribución de la señal en difusión.

Difusión digital

Estas formas de difusión se han mantenido con el nacimiento de la televisión digital con la ventaja de que el tipo de señal es muy robusta a las interferencias y la norma de emisión está concebida para una buena recepción. También hay que decir que acompaña a la señal de televisión una serie de servicios extras que dan un valor añadido a la programación y que en la normativa se ha incluido todo un campo para la realización de la televisión de pago en sus diferentes modalidades.

La difusión de la televisión digital se basa en el sistema DVB Digital Video Broadcasting y es el sistema utilizado en Europa. Este sistema tiene una parte común para la difusión de satélite, cable y terrestre. Esta parte común corresponde a la ordenación del flujo de la señal y la parte no común es la que lo adapta a cada modo de transmisión. Los canales de transmisión son diferentes, mientras que el ancho de banda del satélite es grande el cable y la vía terrestre lo tienen moderado, los ecos son muy altos en la difusión vía terrestre mientas que en satélite prácticamente no existen y en el cable se pueden controlar, las potencias de recepción son muy bajas para el satélite (llega una señal muy débil) mientras que en el cable son altas y por vía terrestre son medias, la misma forma tiene la relación señal-ruido.

Televisión terrestre

La difusión analógica por vía terrestre, por radio, está constituida de la siguiente forma; del centro emisor se hacen llegar las señales de vídeo y audio hasta los transmisores principales situados en lugares estratégicos, normalmente en lo alto de alguna montaña dominante. Estos enlaces se realizan mediante enlaces de microondas punto a punto. Los transmisores principales cubren una amplia zona que se va rellenando, en aquellos casos que haya sombras, con reemisores. La transmisión se realiza en las bandas de UHF y VHF, aunque esta última está prácticamente extinguida ya que en Europa se ha designado a la aeronáutica y a otros servicios como la radio digital.

Televisión por cable

La televisión por cable surge por la necesidad de llevar señales de televisión y radio, de índole diversa, hasta el domicilio de los abonados, sin necesidad de que éstos deban disponer de diferentes equipos receptores, reproductores y sobre todo de antenas.

Precisa de una red de cable que parte de una «cabecera» en donde se van embebiendo, en multiplicación de frecuencias, los diferentes canales que tienen orígenes diversos. Muchos de ellos provienen de satélites y otros son creados ex profeso para la emisión por cable.

La ventaja del cable es la de disponer de un canal de retorno, que lo forma el propio cable, que permite el poder realizar una serie de servicios sin tener que utilizar otra infraestructura.

La dificultad de tender la red de cable en lugares de poca población hace que solamente los núcleos urbanos tengan acceso a estos servicios.

Televisión por satélite

La difusión vía satélite se inició con el desarrollo de la industria espacial que permitió poner en órbita geoestacionaria satélites con transductores que emiten señales de televisión que son recogidas por antenas parabólicas.

Televisión IP (IPTV)

El desarrollo de redes IP administradas, basadas en accesos de los clientes a las mismas mediante XDSL o fibra óptica, que proporcionan gran ancho de banda, así como el aumento de las capacidades de compresión de datos de los algoritmos tipo MPEG, ha hecho posible la distribución de la señal de televisión de forma digital encapsulada en mediante tecnología IP.

La televisión de 3D

La visión estereoscópica o estereovisión es una técnica ya conocida y utilizada en la fotografía de principios del siglo XX. A finales de ese mismo siglo el cine en 3D, en tres dimensiones, era ya habitual y estaba comercializado. A finales de la primera década del siglo XXI comienzan a verse los primeros sistemas comerciales de televisión en 3D basados en la captación, transmisión y representación de dos imágenes similares desplazadas la una respecto a la otra y polarizadas. Aunque se experimentó algún sistema sin que se necesitaran gafas con filtros polarizados para ver estas imágenes en tres dimensiones, como el de la casa Philips, los sistemas existentes, basados en el mismo principio que el cine en 3D, precisan de la utilización de filtros de color, color rojo para el ojo derecho y cian para el ojo izquierdo

El sistema de captación está compuesto por dos cámaras convencionales o de alta resolución debidamente adaptada y sincronizada controlando los parámetros de convergencia y separación así como el monitoreado de las imágenes captadas para poder corregir en tiempo real los defectos propios del sistema. Normalmente se realiza una grabación y una posterior postproducción en donde se corrigen los defectos inherentes a este tipo de producciones (aberraciones, diferencias de colorimetría, problemas de convergencia, etc.).

LÁSER

Un láser (de la sigla inglesa Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, amplificación de luz por emisión estimulada de radiación). La luz que se emite desde este dispositivo se irradia de forma distinta a la que normalmente se irradia desde los átomos, que lo hacen de forma aleatoria y sin coherencia. Es decir, los átomos irradian un gran revoltijo de fotones que se dispersan en todos los sentidos, sin uno determinado, mientras que el láser, por decirlo de algún modo, los concentra y los direcciona. Un dispositivo láser utiliza un efecto de la mecánica cuántica para poder generar ese haz de luz con tamaño, forma y dirección controlada. Los rayos de luz en su estado normal, como cuando provienen del Sol, viajan en forma radial con respecto a su fuente y disminuyen con la distancia. Un láser, en cambio, es una fuente lumínica que viaja en forma paralela y su energía prácticamente no disminuye con la distancia.

Elementos de un laser

Un láser típico consta de tres elementos básicos de operación. Una cavidad óptica resonante, en la que la luz puede circular, que consta habitualmente de un par de espejos de los cuales uno es de alta reflectancia (cercana al 100%) y otro conocido como acoplador, que tiene una reflectancia menor y que permite la salida de la radiación láser de la cavidad. Dentro de esta cavidad resonante se sitúa un medio activo con ganancia óptica, que puede ser sólido, líquido o gaseoso (habitualmente el gas se encontrará en estado de plasma parcialmente ionizado) que es el encargado de amplificar la luz. Para poder amplificar la luz, este medio activo necesita un cierto aporte de energía, llamada comúnmente bombeo. Este bombeo es generalmente un haz de luz (bombeo óptico) o una corriente eléctrica (bombeo eléctrico).

Cavidad láser

La cavidad óptica resonante conocida también como cavidad láser existe en la gran mayoría de los dispositivos láser y sirve para mantener la luz circulando a través del medio activo el mayor número de veces posible.

Medio activo

El medio activo es el medio material donde se produce la amplificación óptica. Puede ser de muy diversos materiales y es el que determina en mayor medida las propiedades de la luz láser, longitud de onda, emisión continua o pulsada, potencia, etc.

1-MEDIO ACTIVO

2-ENERGÍA DE BOMBEO

3-ESPEJO DE ALTA REFLECTANCIA

4-ESPEJO DE ACOPLAMIENTO O SALIDA

5-EMISIÓN DEL HAZ LÁSER 

Tipos de láseres

Semiconductores: Diodos láser, Láser de punto cuántico, Láser de cascada cuántica

Gas: Láser de Helio-Neón, Láser de dióxido de Carbono, Láser de Nitrógeno, Láser excimer, Láser de Argón

Estado sólido:

Materiales dopados con tierras raras:

Láser neodimio-YAG,YAG dopado con erbio trivalente, YAG dopado con tulio trivalente, YAG dopado con holmio trivalente, Láser de fibra dopada con erbio

Materiales dopados con metales de transición:

Láser de zafiro dopado con titanio trivalente, láser de rubí.

Colorante o líquidos: Láser de colorante

Aplicaciones del láser en la vida cotidiana

Telecomunicaciones: comunicaciones ópticas (fibra óptica)

Medicina: operaciones sin sangre, tratamientos quirúrgicos, ayudas a la cicatrización de heridas, tratamientos de piedras en el riñón, operaciones de vista, operaciones odontológicas.

Industria: cortado, guiado de maquinaria y robots de fabricación, mediciones de distancias precisas mediante láser.

Defensa: Guiado de misiles balísticos, alternativa al radar, cegando a las tropas enemigas.

Ingeniería civil: guiado de máquinas tuneladoras en túneles, diferentes aplicaciones en la topografía como mediciones de distancias en lugares inaccesibles o realización de un modelo digital del terreno (MDT).

Arquitectura: catalogación de patrimonio.

Arqueológico: documentación.

Investigación: espectroscopia, interferometría láser, LIDAR, distanciometría.

Desarrollos en productos comerciales: impresoras láser, CD, ratones ópticos, lectores de código de barras, punteros láser, termómetros, hologramas, aplicaciones en iluminación de espectáculos.

Tratamientos cosméticos y cirugía estética: tratamientos de Acné, celulitis, tratamiento de las estrías, depilación.