Um espelho dicroico facilita a extração de energia agindo como um filtro seletivo de comprimento de onda dentro do ressonador a laser. Usando revestimentos especializados de interferência de filme fino, o espelho permanece altamente refletivo para a luz fundamental de 1064nm para sustentar o processo de laser, enquanto simultaneamente se torna altamente transmissivo (ou refletivo em ângulos específicos) para a luz verde de 532nm de frequência duplicada, permitindo que ela saia do sistema.
Ao desacoplar o caminho de saída da luz verde do feixe fundamental aprisionado, os espelhos dicroicos garantem uma saída eficiente e evitam que a luz verde de alta energia reentre no meio de ganho, onde causa perda de sinal.
A Mecânica da Separação de Comprimento de Onda
Revestimentos de Interferência de Filme Fino
A função principal de um espelho dicroico depende de precisos revestimentos de interferência de filme fino.
Estas não são reflexões metálicas padrão; são camadas projetadas que interagem de forma diferente com comprimentos de onda específicos.
Para um sistema a laser de 532nm, o revestimento é ajustado para gerenciar dois comportamentos distintos em uma única superfície.
Aprisionando o Fundamental de 1064nm
Para manter a operação do laser, a luz infravermelha fundamental (1064nm) deve permanecer dentro do ressonador.
O espelho dicroico fornece Alta Refletividade (HR) para este comprimento de onda específico.
Isso mantém a densidade de fótons alta dentro da cavidade, garantindo que o processo de emissão estimulada continue eficientemente.
Liberando o Verde de 532nm
Uma vez que a luz fundamental passe por um cristal não linear e se converta em luz verde (532nm), ela precisa ser extraída imediatamente.
O espelho dicroico é projetado para ser Altamente Transmissivo (HT) ou refletivo em um ângulo específico para este novo comprimento de onda.
Isso permite que a luz verde "escape" do loop de feedback que aprisiona a luz infravermelha.
Otimizando a Saída com Geometria de Cavidade
A Estratégia de Cavidade em U
A referência destaca a eficácia de colocar esses espelhos dentro de uma cavidade em forma de U.
Nesta configuração, o espelho dicroico atua como um espelho de dobra ou um acoplador de saída.
Ele direciona o feixe fundamental de volta para o meio de ganho enquanto permite que o feixe verde gerado saia linearmente.
Prevenindo Perdas Desnecessárias
Um papel crítico do espelho dicroico é proteger a eficiência do sistema.
Se a luz de 532nm puder refletir de volta para o meio de ganho, ela é frequentemente absorvida ou espalhada, resultando em lente térmica ou instabilidade de saída.
Ao exportar estrategicamente a luz verde para longe do meio de ganho, o espelho minimiza essas perdas.
Entendendo os Compromissos
Sensibilidade Angular
Revestimentos dicroicos são altamente sensíveis ao ângulo de incidência.
A referência observa que a refletividade e a transmissão ocorrem em "ângulos específicos".
Se o espelho estiver ligeiramente desalinhado, as propriedades espectrais mudam, potencialmente aprisionando a luz verde ou vazando a luz infravermelha.
Complexidade do Revestimento
Alcançar alta refletividade para um comprimento de onda e alta transmissão para seu harmônico (metade do comprimento de onda) requer fabricação complexa.
Esses revestimentos devem ser extremamente precisos.
Imperfeições no revestimento podem levar a dispersão, o que degrada a qualidade geral do feixe de laser.
Projetando para Máxima Eficiência
Ao integrar espelhos dicroicos em um ressonador, suas escolhas de design dependem de seus requisitos específicos de estabilidade e potência.
- Se seu foco principal for Potência de Saída: Certifique-se de que o espelho esteja posicionado imediatamente após o cristal de duplicação de frequência para extrair a luz verde antes que ela incorra em perdas de propagação.
- Se seu foco principal for Qualidade do Feixe: Utilize uma geometria de cavidade em U para separar estritamente a carga térmica do meio de ganho da saída verde gerada.
O sucesso no design de lasers verdes, em última análise, depende da precisão da capacidade do revestimento dicroico de discriminar entre a frequência fundamental e a frequência duplicada.
Tabela Resumo:
| Característica | Feixe Fundamental (1064nm) | Segundo Harmônico (532nm) |
|---|---|---|
| Propriedade do Espelho | Alta Refletividade (HR) | Alta Transmissividade (HT) |
| Função | Aprisiona a luz no ressonador | Extrai energia como saída |
| Papel na Cavidade | Mantém a emissão estimulada | Previne perda térmica no meio de ganho |
| Restrição Chave | Deve permanecer dentro do loop | Deve sair do sistema imediatamente |
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Referências
- Tingting Lu, Weibiao Chen Weibiao Chen. Highly efficient single longitudinal mode-pulsed green laser. DOI: 10.3788/col201311.051402
Este artigo também se baseia em informações técnicas de Belislaser Base de Conhecimento .
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