Linhas de Pesquisa

    1. Ação Laser em Meios Espalhadores;
    2. Medidas de índice de refração não-linear utilizando Z-scan (página em construção) ;
    3. Efeito Christiansen (página em construção) ;
    4. Interferometria e Refratometria (página em construção) .

    Ação Laser em Meios Espalhadores

            Desde a primeira observação experimental de ação laser em meios altamente espalhadores (Lawandy et. al, Nature 368, 436 (1994)), este assunto vem despertando grande interesse, tanto do ponto de vista básico quanto aplicado. A luz emitida por estes sistemas pode exibir propriedades espectrais e temporais características de um laser multi-modo, apesar dos mesmos não possuirem cavidades externas. A realimentação necessária para a ação laser é, neste caso, fornecida pelas partículas espalhadoras. Este sistema pode ser empregado em um grande número de aplicações tecnológicas e tem atraído o interesse de diversas indústrias e também de órgãos governamentais. Uma das aplicações é a substituição do laser de corante em situações que não exijam uma largura espectral extremamente fina e um feixe colimado, como por exemplo na terapia foto-dinâmica. Outra aplicação é a de tinta de segurança e a criação de códigos espectrais a partir do uso de um determinado conjunto de amostras contendo diferentes tipos de corantes, de modo que quando iluminadas por um laser de Nd:YAG, por exemplo, pode-se obter emissão de luz com espectros relativamente estreitos e em diversos comprimentos de onda simultaneamente.


    Fig. 1. Amplificação da luz em um meio altamente espalhador.

            Na figura 1 mostramos como o processo de emissão laser em um meio espalhador ocorre. Consideramos que a nossa amostra seja constituída de um meio de ganho (que pode ser uma solução de corante) contendo partículas espalhadoras (TiO2). Com a incidência de um pulso de laser de bombeamento, as moléculas do corante serão levadas para níveis de energia mais altos, e no processo de relaxação emitirão luz (inicialmente na forma de emissão espontânea) que será amplificada através do processo de emissão estimulada.  Devido a processos de competição, a região de maior ganho se sobressairá sobre as demais, provocando um forte estreitamento no espectro de emissão da amostra. As partículas espalhadoras desempenham um papel fundamental neste processo, pois são elas que aprisionam a luz gerada no interior da amostra, fazendo com que o comprimento do caminho percorrido pela luz seja aumentado em várias ordens de grandeza antes de sair da mesma. Apesar de não existir uma cavidade, com os altos ganhos apresentados pelos corantes, a taxa de saída de fótons poderá ser facilmente igualada a taxa de criação, e isto é exatamente a candição para que ocorra a ação laser. A emissão se dará em todas as direções, mas mesmo assim apresentará algumas características de uma emissão laser.  Por apresentar estas características, este tipo de material foi batizado com o nome de LaserPaintTM, ou tinta laser.


    Fig. 2. Espectros de emissão do meio espalhador com ganho. Em azul mostramos o espectro de fluorescência, e em vermelho o espectro de emissão laser.

            Na figura 2 podemos observar em azul o espectro de fluorescência, obtido na condição de baixas intensidades do laser de bombeamento, e em vermelho o espectro de emissão laser, obtido na condição de altas intensidades do laser de bombeamento. Verifica-se (veja a referência 1) que existe um limiar de ação laser, acima do qual a intensidade no pico da linha de emissão sofre um aumento rápido, enquanto que a largura desta linha sofre um estreitamento. A largura da emissão laser gerada em um meio espalhador se assemelha a largura de um laser de corante convencional com cavidade Fabry-Perot sem elementos de seleção de modos.

    Referências Bibliográficas
     

    1. N. M. Lawandy, R. M. Balachandran, A. S. L. Gomes and E. Sauvain, Nature 368, 436 (1994).
    2. R. M. Balachandran, N. M. Lawandy, and J. A. Moon, Opt. Lett. 22, 319 (1997).
    3. P. C. de Oliveira, A. E. Perkins and N. M. Lawandy, Coherent Backscattering From High Gain Scattering Media, Opt. Lett. 21, 1685-1687 (1996).
    4. P. C. de Oliveira, J. A. McGreevy and N. M. Lawandy, Speckle Mirror Laser, Opt. Lett. 22, 700-702 (1997).
    5. P. C. de Oliveira, J. A. McGreevy and N. M. Lawandy, External Feedback Effects in High Gain Scattering Media, Opt. Lett. 22, 895-897 (1997).

     
    Laboratório de Óptica Não-Linear
    Departamento de Física - UFPB