Desenvolvimento de lasers compactos e de alta eficiência para aplicações em LIDAR móvel e satélite

Resumo

A técnica de controle de modo transversal por feixe duplo (DBMC) requer uma geometria especial do ressonador laser devido ao ângulo incomum de incidência do feixe no meio ativo e da necessidade de permitir um grau de liberdade de rotação do feixe de bombeamento em torno do eixo óptico. Com isto, mesas óticas comuns com furação retangular não facilitam a organização dos suportes óticos na mesa. Adicionalmente esta cavidade apresenta um grande potencial de compactação que não pode ser aproveitado utilizando estas mesas e os suportes óticos comumente utilizados. Mesmo sem o objetivo de compactação experimentamos grande dificuldade inserindo diodo semicondutor, ótica de focalização e todo aparelho de suporte ao cristal inclusive refrigeração. Na prática, isto significa em torno de um mês de trabalho para cada arranjo laser (sem a compactação) antes de poder começar o experimento. Ao mesmo tempo, todos arranjos DBMC tem grande parte da ótica e principalmente do posicionamento desta ótica em comum e, portanto, esta técnica se presta a construção de um arranjo ótico específico, destinado a receber os componentes. O desenvolvimento de um projeto dedicado é crucial para o andamento do projeto e a multiplicação dos objetivos conforme previsto nesta pesquisa. Com uma plataforma dedicada é possível de montar um arranjo laser em poucos dias além de dar um visual mais profissional ao laser e, principalmente, aferir portabilidade. Toda capacidade de compactação desta tecnologia poderia ser aproveitada, permitindo o seu uso em aplicações de espaço reduzido (como satélites ou LIDAR móveis). Objetivos: Desenvolver uma plataforma dedicada para a tecnologia DBMC para agilizar a execução deste projeto e aferir portabilidade, versatilidade e robustez ao laser. Os objetivos ainda incluem testes com protótipos, a começar pelo bem estudado meio ativo Nd:YLF (emissão em 1053 nm), e desenhos em AutoCAD do protótipo. Plano de atividades / metodologia: 1) Estudo das dimensões necessárias e desenho em AutoCAD ou similar. 2) Execução de um modelo de engenharia. 3) Testes laser; optimização do desenho 4) Execução do protótipo final. No primeiro semestre o aluno estudará as dimensões necessárias e locais para acomodar todos os componentes ópticos, cabos elétricos e refrigeração utilizando um programa computacional para corpos sólidos em 3D. Em seguida será feito o desenho do modelo de engenharia e enviado a uma empresa especializada para fabricação. Nesta fase os componentes ainda têm alguns graus de liberdade para ajustes. A próxima fase prevê o desenho de um protótipo robusto e muito compacto, sem graus de liberdade com exceção de ajustes angulares dos espelhos e ajuste rotacional da lente cilíndrica. Durante toda vigência da bolsa, o aluno trabalhará nas cavidades montadas, inicialmente utilizando o meio Nd:YLF, para otimizar os parâmetros e atingir as eficiências desejadas. Justificativa para a bolsa TT-3: Entendemos que para as tarefas de AutoCAD e principalmente de construção e operação do laser é no mínimo necessária uma formação superior completa de físico ou engenheiro com formação em óptica ou equivalente. Justificativa para o plano em termos do programa TT: Acreditamos que o aprendizado técnico proposto neste plano de trabalho oferece uma formação completa para o aluno de tal maneira a possibilitar futuramente trabalhar no mercado de Fotônica além de servir para adquirir conhecimento do gênero teórico e prático do funcionamento de lasers.