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Publicação
Avanços em esquemas de bombeamento para lasers de disco fino
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Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
Apresentam-se nesta dissertação avanços nas configurações de bombeamento para lasers de
disco fino. É proposto um inovador esquema de bombeamento por multipassagem onde o
número de passagens da radiação de bombeamento através do meio activo é
significativamente aumentado, comparativamente aos esquemas de bombeamento
tradicionalmente utilizados nos lasers de disco fino. Desta forma, obtém-se uma elevada
eficiência de absorção, uma alta densidade de potência de bombeamento e melhor eficiência de refrigeração do disco. A razão entre a área refrigerada e o volume bombeado pode ser aumentada através da redução da espessura do disco, resultando no aumento da qualidade de feixe laser para a gama de potências de Kilowatt.
A influência que os esquemas de bombeamento propostos têm na performance do laser de
disco é avaliada através da modelação dos componentes ópticos do sistema num software de traçado de raios não sequencial tridimensional. O espectro de absorção do Yb:YAG é definido no ambiente ZEMAX© para diferentes dopagens de Yb3+ , obtendo-se as correspondentes curvas de eficiência de absorção, variando o número de passagens do sistema de multipassagem e espessura do meio activo. A cavidade de ressonância é modelada
computacionalmente através do software LASCAD© de acordo com os efeitos térmicos e
estruturais causados pelo processo de bombeamento. São obtidas as curvas de optimização da reflectividade do acoplador de saída, potência multimodo e potência TEM00. É analisada a influência da dopagem do material, número de passagens e espessura do meio activo na eficiência óptica do sistema e na qualidade do feixe laser.
Construiu-se e testou-se um laser de disco de baixa potência, obtendo-se uma eficiência de declive de 55% e uma potência laser de 29,6W para um comprimento de onda de 1,03μm.
Verificou-se a concordância entre os resultados experimentais e os resultados modelados, validando o procedimento de modelação adoptado pelo autor.
São introduzidos novos esquemas de reconfiguração / homogeneização de radiação de bombeamento proveniente de módulos de laser díodos para aplicação em sistemas de laser de disco de altas potências através da utilização de fibras ópticas e guias de onda. Através da configuração com fibras ópticas, a densidade de potência no disco é aumentada para mais do que o dobro, comparativamente aos sistemas tradicionais, mantendo a abertura numérica da radiação constante.
Descrição
Dissertação apresentada para obtenção do
Grau de Doutor em Engenharia Física – especialidade de Óptica Aplicada pela
Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de
Ciências e Tecnologia