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Princípios de Laser I Matheus A Tunes Centro de Lasers e Aplicações CLA – IPEN CNEN 1.

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1 Princípios de Laser I Matheus A Tunes Centro de Lasers e Aplicações CLA – IPEN CNEN 1

2 As raízes clássicas da mecânica quântica. – Blackbody radiation. – Catástrofe no Ultravioleta. Natureza quântica da luz. – Fótons possuem pacotes de energia E = hf. Interação eletromagnética com a matéria. – Absorção; – Emissão; e – Emissão Estimulada.

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4 4 L ight A mplification by S timulated E mission of R adiation;

5 Coerência; Coerência; Alta monocromaticidade; Alta monocromaticidade; Direcionalidade (collimation); Direcionalidade (collimation); Intensidade (brightness); Intensidade (brightness); Pulsos ultra curtos. Pulsos ultra curtos. 5

6 Todos os fótons emitidos pelo Laser estão em fase. Dado uma condição de contorno é possível saber o que acontece depois de um tempo t. 6

7 A habilidade do laser produzir luz de um comprimento de onda bem definido. 7 Laser Nd:YLF – Jakutis, J (LDL) Tungsten Lamp Tunes, M; Macedo, L Linewidth, p. ex. HeNe = 0,002nm

8 Conseqüência direta do meio ativo estar em uma cavidade plano-paralela. A propriedade de manter o feixe colimado em grandes distâncias. O feixe diverge muito pouco em grandes distâncias; 8

9 Potência emitida por unidade de área por unidade de ângulo sólido. B é um coeficiente que geralmente depende de coordenadas polares em relação a fonte estar situada em O emitindo em direção a OO dS OO O n

10 Laser Vulcan, Rutherford Appleton Laboratory, Oxford (2004) – 410 femtossegundos (1 fs = s) Laser de vidro de Neodímio – intensidades até Watts/cm 2 – equivalente a toda a luz solar incidente sobre a Terra focalizada na extremidade de um fio de cabelo

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12 Rápido Desenvolvimento!!! Fevereiro de 1961, Ali Javan (MIT): Laser contínuo de He-Ne 1962, Robert Hall (GE): Laser de semicondutor 1962, N. Bloembergen (Harvard): Ótica não-linear (Nobel 1981) 1964, Kumar Patel (Bell Labs): laser de CO , Sorokin e Lankard, Schäfer et al.: lasers de corantes (sintonizáveis) Steven Strokel, oftalmologista de NY, 1987 – primeira cirurgia de córnea com laser de excímero (ultravioleta) Javan Hall PatelBlombergen 12

13 Espelho de 45 cm de lado colocado por equipe da Apolo 11 (1969), laser pulsado de Rubi, precisão de 5 m (precisão atual: 3 cm) Novo observatório em Novo México: precisão de 1 mm (Nd:YAG) Observatório McDonald (Texas) Walker 13

14 Charles Townes com Petawatt laser atrás, em Livermore (1996) – Mais que 1000 vezes a capacidade elétrica total dos Estados Unidos, em 0,5 picossegundos (0, s) Câmera de fusão nuclear, em Livermore 14

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16 16 Laser de Elétrons Livres operando em Terahertz The free-electron laser produces laser light by accelerating electrons through these cryomodules and then into a wiggler, where electrons give off photons of light.

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