Óptica Moderna Fundamentos e aplicações - Fotonica.ifsc.usp.br ...

Cavidades ópticas<br />
Cavidades ópticas<br />
S. C. Zilio Óptica Moderna – Fundamentos e Aplicações<br />
231<br />
11<br />
11.1 Introdução<br />
Como exposto no capítulo anterior, é necessária a presença de luz<br />
para que ocorra a emissão estimulada e conseqüentemente, a ação laser.<br />
Do ponto de vista prático, isto é obtido por meio de uma cavidade<br />
ressonante, que nada mais é que o interferômetro de Fabry-Pérot, já<br />
estudado no Cap. 6. Além de possibilitar o crescimento da intensidade da<br />
radiação eletromagnética, a cavidade também seleciona certas freqüências<br />
para as quais a ação laser ocorre. Para se realizar o cálculo de uma<br />
cavidade óptica é necessário o uso dos conhecimentos sobre feixes<br />
Gaussianos, que já vimos no Cap. 3. Apenas para recordar, o campo<br />
elétrico é dado por:<br />
E(r, z)<br />
= E<br />
0<br />
2<br />
2<br />
w<br />
⎧<br />
⎫<br />
0 ⎧ r ⎫ ⎡<br />
kr ⎤<br />
exp⎨−<br />
⎬ xexp⎨−<br />
i⎢kz<br />
− η(z) +<br />
2<br />
⎥⎬<br />
w(z) ⎩ w (z) ⎭ ⎩ ⎣ 2R(z) ⎦⎭<br />
(11.1)<br />
2<br />
onde w0 = 2z0/k<br />
nos dá o valor da cintura do feixe (semi-diâmetro em z =<br />
0, η(z) = tg -1 (z/z 0)<br />
e,<br />
{ } { } 2<br />
2 2<br />
1+<br />
(z/<br />
z ) = w 1 (z/<br />
z )<br />
2z<br />
= 0 (11.2a)<br />
k<br />
2<br />
0<br />
w (z)<br />
0<br />
0 +<br />
R (z) = z +<br />
{ } 2<br />
1 (z /<br />
0 z)<br />
(11.2b)<br />
Além disso, a propagação do feixe gaussiano é descrita pela lei<br />
ABCD, que nos permite encontrar como w(z) e R(z) variam conforme a