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

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Ação laser<br />fluorescência. A medida das seções de choque de absorção e<br />fluorescência, bem como dos tempos de decaimento, permitem estabelecer<br />se o meio apresentará inversão de população de limiar. Em seguida,<br />devemos escolher uma geometria adequada para a cavidade. Além da<br />estabilidade, outros fatores devem ser levados em conta, tais como:<br />a) Potência de saída - como vimos, a potência de saída é proporcional ao<br />volume do modo. Assim, modos de maior volume produzem maior<br />potência de saída desde que o meio seja suficientemente grande para<br />conter tal modo. Para se ter o maior volume possível usa-se uma<br />configuração que permite modos de ordens mais altas.<br />b) Tamanho do meio – certos cristais usados como meio ativo só podem<br />ser crescidos em tamanhos reduzidos. Neste caso, a cintura do feixe<br />deve ser pequena para caber dentro do meio ativo.<br />c) Ganho do meio – existem meios cujo ganho (γ0) é muito baixo. Para se<br />atingir a condição de limiar deve-se aumentar o comprimento para que<br />a condição de limiar g0 > Li +T seja satisfeita.<br />d) Meios de alto limiar - a inversão de população é proporcional à taxa de<br />bombeamento. Em meios com alto limiar deve-se focalizar o feixe de<br />bombeamento para se obter uma inversão de população adequada.<br />e) Divergência do feixe de saída – muitas vezes queremos ter um feixe<br />com baixa divergência e isto definirá qual é a cintura do feixe que se<br />pode ter.<br />f) Estabilidade da cavidade - uma vez definida as características da<br />cavidade com relação ao tipo de meio ativo e ao ângulo de divergência,<br />seleciona-se os espelhos adequados e para isso vemos se satisfazem as<br />condições de estabilidade.<br />g) Potência ótima – finalmente, para se ter a maior potência de saída é<br />necessário escolher o espelho com a transmissão adequada. Isto em<br />geral é feito de uma forma experimental, construindo-se vários<br />espelhos de refletividades diferentes e levantando uma curva como a<br />da Fig. 12.2.<br />S. C. Zilio Óptica Moderna – Fundamentos e Aplicações<br />251
252<br />Ação laser<br />Bibliografia<br />12.1. A. Yariv, Quantum Electronics, 3ª edição, John Wiley and Sons, NY<br />(1989)<br />Problemas<br />12.1. Considere um laser de Ar + oscilando em 514.5 nm numa cavidade<br />óptica que possui comprimento ℓ = 100 cm e é totalmente<br />preenchida pelo meio ativo. A perda por passagem (L = αℓ-<br />ln 1 2 R<br />R ) é 10%. A seção de choque da emissão estimulada é σe =<br />2.5 10 -13 cm 2 (γ = ΔN σe) e o tempo de vida do estado excitado é t2<br />= 5 ns. Supondo que o tempo de vida do estado inferior da transição<br />laser é muito curto (t1
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