InstrumentaÃÃo para espectroscopia de modos Ãpticos com alto fator de qualidade em microesferas de sÃlica

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2009

RESUMO

Neste trabalho, realizou-se a instrumentaÃÃo eletrÃnica de um laser de diodo sintonizÃvel com cavidade estendida para espectroscopia no visÃvel dos automodos de microesferas de sÃlica. Para isto, à desejÃvel desenvolver uma fonte de luz sintonizÃvel por alguns GHz, apresentando uma largura de linha mÃxima de 1 MHz, jà que o intervalo espectral livre das microcavidades de interesse à de poucas centenas de GHz e as suas ressonÃncias Ãpticas sÃo muito estreitas ( 10 MHz). Esta ferramenta à um laser de diodo sintonizÃvel, montado com uma cavidade externa, em uma configuraÃÃo tipo Littrow. Foi necessÃrio construir um circuito eletrÃnico para estabilizar a corrente e a temperatura do laser de diodo e instalÃ-lo em uma montagem mecÃnica que permite o estreitamento da largura de linha do laser, assim como a varredura do seu comprimento de onda, sem salto de modos, no maior intervalo possÃvel. Para realizar a caracterizaÃÃo do laser, foi projetado e construÃdo um interferÃmetro Fabry-Perot confocal. Para fabricar as microesferas, à utilizado um laser de CO2 para derreter um pedaÃo de fibra Ãptica de telecomunicaÃÃes, colado dentro de um tÃbulo de cobre. Ao absorver a energia do laser, a sÃlica derrete e, por tensÃo superficial, o material fundido torna-se esferÃide. Para o controle da potÃncia do laser de CO2, fator importante no processo de fabricaÃÃo das microesferas, foi projetado um circuito eletrÃnico, que funciona como um gerador de onda quadrada com intervalo de trabalho variÃvel (duty cycle). Para acoplamento da luz do laser de diodo, foi necessÃrio polir a ponta de uma fibra Ãptica em Ãngulo acima do Ãngulo crÃtico. Neste sistema, o campo evanescente gerado pela reflexÃo interna total na ponta da fibra pode excitar os modos Ãpticos com altos fatores de qualidade, os chamados "modos de galeria de sussurros" (MGS) da microesfera, caso esta esteja distanciada atà cerca de 100 nm da ponta da fibra. Uma fraÃÃo da luz acoplada à espalhada e coletada por uma fibra multimodo, sendo levada a uma fotomultiplicadora. Para controle da varredura do laser de diodo e a aquisiÃÃo do espectro de espalhamento em funÃÃo da freqÃÃncia, um programa em LabView foi modificado. AtravÃs das larguras de linha das ressonÃncias detectadas no espectro de espalhamento, medem-se os respectivos fatores de qualidade. Finalmente, foi montado um aparato para fazer a espectroscopia dos MGS, que permite variar Ãngulos geomÃtricos importantes para o acoplamento eficiente de luz aos MGS. Em particular, um sistema de controle de temperatura da microesfera semelhante ao controle de temperatura do laser de diodo, mas para um Peltier com menor potÃncia e um termistor diferente, foi projetado e instalado no aparato, de modo a controlar a posiÃÃo espectral das suas ressonÃncias Ãpticas.

ASSUNTO(S)

fisica instrumentaÃÃo eletrÃnica modos de galeria de sussurros (mgs) e fibra Ãptica polida em Ãngulo whispering gallery modes (wgmâs) and polished optical fiber in angle silica microspheres laser de diodo, microesferas de sÃlica diode laser electronic instrumentation

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