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

Vimos até agora… 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.

Vamos continuar em nosso rumo: Qual é a pergunta que não quer calar...?

O que é um laser? Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation;

Características da luz do laser Coerência; Alta monocromaticidade; Direcionalidade (collimation); Intensidade (brightness); Pulsos ultra curtos.

Coerência – “Coherence” 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.

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

Direcionalidade (collimation) 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;

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

Pulsos Ultra Curtos Laser de vidro de Neodímio – intensidades até 1021 Watts/cm2 – equivalente a toda a luz solar incidente sobre a Terra focalizada na extremidade de um fio de cabelo Laser “Vulcan”, Rutherford Appleton Laboratory, Oxford (2004) – 410 femtossegundos (1 fs = 10-15 s)

Depois de Maiman

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 CO2 1966, 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 Blombergen Patel

Telemetria: Hal Walker (Union Carbide), 1969 Observatório McDonald (Texas) Walker 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)

Possível aplicação em fusão nuclear… Charles Townes com Petawatt laser atrás, em Livermore (1996) – Mais que 1000 vezes a capacidade elétrica total dos Estados Unidos, em 0,5 picossegundos (0,510-12s) Câmera de fusão nuclear, em Livermore

Separação Isotópica - ITA

Brazilian FEL Laser (CBPF) – Free Electrons Laser 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.

Por que trabalhar com Lasers? Interdisciplinaridade; Ótima interação teoria-prática; Porque é gostoso! Amplo desenvolvimento;

Por que Física? A Física é um empreendimento humano!!! Deve ser encarada como uma forma alavancar o progresso social e tecnológico da humanidade. Pensem Nisso!!

Obrigado!