Metodología para el diseño de filtros ópticos Bragg UV-Vis

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.29057/icbi.v14iEspecial.15378

Palabras clave:

Filtros ópticos, Estructuras Bragg, Simulación óptica, Materiales dispersivos, UV-Vis

Resumen

Este trabajo presenta una metodología computacional integral para el diseño de filtros ópticos multicapa tipo Bragg en la región UV-Visible (UV-Vis). La propuesta combina el modelado espectral de materiales dispersivos mediante ecuaciones de Sellmeier, la simulación óptica con el método de matrices de transferencia (TMM), y un proceso de optimización espectral basado en mínimos cuadrados. Asimismo, se incorpora un análisis de tolerancia estructural utilizando simulaciones Monte Carlo para evaluar la robustez del diseño ante variaciones típicas de fabricación. La metodología se implementó completamente en lenguaje Python, empleando bibliotecas científicas de código abierto que garantizan su reproducibilidad y escalabilidad. Los resultados validan la eficiencia del enfoque, al lograr filtros con alta selectividad espectral en el UV y buena tolerancia a errores de espesor, lo que demuestra su aplicabilidad en el desarrollo de recubrimientos ópticos funcionales y dispositivos selectivos.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Biografía del autor/a

Benito Canales-Pacheco, Universidad Tecnológica de la Sierra Hidalguense

Doctor en Ciencias en la especialidad de Óptica por el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE). Durante el doctorado realice una estancia de investigación en el Instituto de Astrofísica de Canarias, España. Tengo la Maestría en Óptica por el INAOE. Entre 2013 y 2014, fui Profesor de Tiempo Completo (PTC) en la Universidad Tecnológica de la Mixteca. Del 2015 a la fecha he sido PTC, donde he impartido más de 30 materias en el área de Tecnologías de la Información y Mantenimiento Industrial. Tengo el reconocimiento a Perfil Deseable ante el Programa para el Desarrollo Profesional Docente, para el Tipo Superior. Me he acreditado en 19 cursos de educación especializada y en 10 cursos de educación complementaría. He recibido 2 reconocimientos por asesor proyectos en concursos internacionales y 5 en concursos nacionales. En el 2019 tuve 1 proyecto financiado por Gobierno del estado de Hidalgo. He dado 4 conferencias en Congresos Internacionales, 15 en Congresos Nacionales, 23 talleres impartidos al público general, 8 conferencias regionales y 14 participaciones en eventos con valor curricular.

He recibido las siguientes distinciones:

1) Representante de Cuerpo Académico Consolidado, Tecnología de Información y Telecomunicaciones.

2) Enlace institucional ante el Consejo de Ciencia, Tecnología e Innovación de Hidalgo (CITNOVA)

3) Enlace Institucional de la Academia de Nanotecnología del estado de Hidalgo.

4) Coordinador de Recursos Naturales y Cambio climático de la Academia Estatal de Nanotecnología de Hidalgo.

3) Coordinador del inventario de tecnologías y talentos del estado de Hidalgo.

4) Miembro del comité de Posgrado dentro del Espacio Común de Educación Superior.

5) Representante del club de Robótica de la (UTSH).

Citas

Al-Syouri, H. T., Saad, M. F., & Lateef, M. (2021). The effects of UV light on the chemical and mechanical properties of polymers. Materials, 10(2), 180. https://doi.org/10.3390/ma10020180

Born, M., & Wolf, E. (1999). Principles of optics (7th ed.). Cambridge University Press.

Chen, X., Bai, R., & Huang, M. (2019). Optical properties of amorphous Ta₂O₅ thin films deposited by RF magnetron sputtering. Optical Materials, 97, 109404. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2019.109404

Contreras Bravo, L. E., & Padilla Beltrán, J. E. (2024). Ciencia de datos con Python: Transformación y selección de variables (1ª ed.). Ediciones de la U. ISBN 978-958-792-762-7

Dai, J., Gao, W., Liu, B., Cao, X., Tao, T., Xie, Z., … Zhang, R. (2016). Design and fabrication of UV band-pass filters based on SiO₂/Si₃N₄ dielectric distributed Bragg reflectors. Applied Surface Science, 364, 886–891. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2015.12.222

Gao, B., George, J. P., Beeckman, J., & Neyts, K. (2020). Design, fabrication and characterization of a distributed Bragg reflector for reducing the étendue of a wavelength-converting system. Optics Express, 28(9), 12837–12846. https://doi.org/10.1364/OE.391080

Hathal, Y. R., Ibrahim, I. M., & Khalaf, M. K. (2024). Photosensitivity of Nb₂O₅/Si thin films produced via DC reactive sputtering at different substrate temperatures. Iraqi Journal of Applied Physics, 20(2B), 349–356. https://ijap-iq.com/index.php/ijap/article/view/45

Hecht, E. (2017). Optics (5th ed.). Pearson Education.

Hobson, M. P., & Baldwin, J. E. (2004). Markov-chain Monte Carlo approach to the design of multilayer thin-film optical coatings. Applied Optics, 43(13), 2651–2660. https://doi.org/10.1364/AO.43.002651

Hunter, J. D. (2007). Matplotlib: A 2D graphics environment. Computing in Science & Engineering, 9(3), 90–95. https://doi.org/10.1109/MCSE.2007.55

Li, H. H. (1980). Refractive index of alkaline earth halides and its wavelength and temperature derivatives. Journal of Physical and Chemical Reference Data, 9(1), 161–290. https://doi.org/10.1063/1.555616

Liang, H., Han, H., Wang, F., Cheng, Z., Lin, B., Pan, Y., & Tan, J. (2019). Experimental investigation on spectral splitting of photovoltaic/thermal hybrid system with two-axis sun tracking based on SiO₂/TiO₂ interference thin film. Energy Conversion and Management, 188, 230–240. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2019.03.060

Lizcano, Y., et al. (2024). Practical design of an optical filter for thermal management of photovoltaic modules. Progress in Photovoltaics, 32(11), 753. https://doi.org/10.1002/pip.3813

MacLeod, H. A. (2010). Thin-film optical filters (4th ed.). CRC Press. https://doi.org/10.1201/9781420073034

Palik, E. D. (Ed.). (1997). Handbook of optical constants of solids. Academic Press.

Polyanskiy, M. N. (2024). RefractiveIndex.info: Database of optical constants. Scientific Data, 11, 94. https://doi.org/10.1038/s41597-023-02898-2

Ryu, T. U., Hahn, S. H., Kim, S. W., & Kim, E. J. (2000). Optical, mechanical and thermal properties of MgF₂–ZnS and MgF₂–Ta₂O₅ composite thin films deposited by coevaporation. Optical Engineering, 39(12), 3207–3213. https://doi.org/10.1117/1.1320978

Singh, J., & Wolfe, D. E. (2005). Review: Nano and macro-structured component fabrication by electron beam–physical vapor deposition (EB-PVD). Journal of Materials Science, 40(1), 1–26. https://doi.org/10.1007/s10853-005-5682-5

Tajima, N., Murotani, H., & Matsudaira, T. (2023). Optical multicoating using low-refractive-index SiO₂ optical thin films deposited by sputtering and electron beam evaporation. Thin Solid Films, 776, 139824. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2023.139824

Tsai, R. Y., & Hua, M. Y. (1995, June). Comparative study of TiO₂–MgF₂ composite films prepared by electron-beam coevaporation and reactive ion-assisted coevaporation. En Optical Interference Coatings (p. ThB11). Optica Publishing Group.

Virtanen, P., Gommers, R., Oliphant, T. E., Haberland, M., Reddy, T., Cournapeau, D., … van der Walt, S. J. (2020). SciPy 1.0: Fundamental algorithms for scientific computing in Python. Nature Methods, 17(3), 261–272. https://doi.org/10.1038/s41592-019-0686-2

Wan Harrum, W. M. (2023). Synthesis and characterization of zinc oxide/graphene (ZnO/Gn) on titanium dioxide/niobium pentoxide (TiO₂/Nb₂O₅) thin film for methylene blue removal (Tesis de maestría). Universiti Teknologi MARA (UiTM). https://ir.uitm.edu.my/id/eprint/106832/

Wang, X., et al. (2023). Photonic structures in radiative cooling. Light: Science & Applications, 12, 134. https://doi.org/10.1038/s41377-023-01119-0

Woo, S. H., Kim, S. H., & Hwangbo, C. K. (2004). Optical and structural properties of TiO₂ and MgF₂ thin films by plasma ion-assisted deposition. Journal of the Korean Physical Society, 45(1), 99–107.

Yeh, P. (1988). Optical waves in layered media. Wiley-Interscience.

Yousif, E., & Haddad, R. (2014). Photodegradation and photostabilization of polymers, especially polystyrene: Review. SpringerPlus, 3, 398. https://doi.org/10.1186/2193-1801-2-398

Zou, W., Sastry, M., Gooding, J. J., Ramanathan, R., & Bansal, V. (2020). Recent advances and a roadmap to wearable UV sensor technologies. Advanced Materials Technologies, 5(4), 1901036. https://doi.org/10.1002/admt.201901036

Descargas

Publicado

2026-03-20

Cómo citar

Canales-Pacheco, B., Reyes-Ramírez, B., Rueda-Soriano, E., & Ruiz-Aguilar, L.-A. (2026). Metodología para el diseño de filtros ópticos Bragg UV-Vis. Pädi Boletín Científico De Ciencias Básicas E Ingenierías Del ICBI, 14(Especial), 12–21. https://doi.org/10.29057/icbi.v14iEspecial.15378

Número

Sección

Artículos de investigación