Lasers com realimentação por espalhamento de luz - SANTOS, Denise Valente dos (2011)
Neste trabalho, estudamos mecanismos de operação de lasers com realimentação por espa-lhamento de luz. Foram usados dois sistemas físicos: colóides consistindo de nanopartículase moléculas de rodamina dissolvidas em álcool e partículas dielétricas contendo rodamina noseu interior. No primeiro, as partículas espalhadoras (nanoesferas de sílica envoltas por umananocasca de ouro) têm diâmetros da ordem do comprimento de onda da luz e usamos a teoriade Mie para entender o comportamento do sistema. Já no segundo, trabalhamos com esferas desílica de dezenas de micrômetros, nas quais o comportamento da luz pode ser descrito atravésda óptica geométrica.Na primeira etapa verificamos que a colocação de uma nanocasca metálica nas partícu-las espalhadoras contribui para o engrandecimento da seção de choque de espalhamento e docampo eletromagnético local, permitindo obtermos lasers aleatórios com um limiar de operaçãomenor do que é obtido com dielétricos. Medimos o espectro de emissão em função da fluênciado bombeamento tanto da suspensão de partículas em uma cubeta como também colocando asuspensão de partículas no núcleo de uma fibra microestruturada ("random fiber laser"). Foipossível, em ambos os casos, verificar uma redução da largura de linha e comportamento nãolinear da luminescência, compatíveis com uma operação tipo laser, como desejávamos. Entre-tanto, verificamos uma diminuição do sinal devido à ablação das nanocascas.Realizamos também um breve estudo da medida do Livre Caminho Médio (LCM) dosfótons no meio aleatório. Para a medida do LCM foi analisada a distribuição espacial da in-tensidade de luz devido ao retro-espalhamento. A técnica utilizada, conhecida comoCoherentBackscattering, é baseada na consideração de que ondas viajando com momentos reversos emum meio espalhador interferem construtivamente gerando um padrão de intensidade, na di-reção de retro-emissão, que tem a forma de um cone, cuja largura é determinada pela distânciamédia que o fóton percorre no meio espalhador, entre duas colisões sucessivas. O LCM é umparâmetro importante para a caracterização de lasers aleatórios.Na segunda etapa, esferas de sílica de dezenas de micrômetros contendo rodamina em seuinterior foram bombeadas individualmente. Partículas com essas dimensões são capazes deconfinar o campo eletromagnético. Esse confinamento é então utilizado como mecanismo derealimentação para a amplificação do campo e operação tipo laser. A emissão do corante nessasmicroestruturas ocorre em conjuntos discretos de frequências, de acordo com os modos resso-nantes da cavidade esférica que são chamados Modos de Galeria de Sussurro. Este sistema foiestudado em detalhes e foi determinado o limiar de operação do laser em tais microcavidades.