Investigação teórica de um laser de fibra óptica de sílica dopada com íons de itérbio de alta potência bombeado por diodos laser para aplicações industriais

Abstract

Neste trabalho foi desenvolvido um modelo teórico baseado na formulação da matriz densidade para a susceptibilidade elétrica complexa do problema a dois fótons (absorção e emissão laser). Além disso, desenvolveu-se, a partir da equação geral dos campos eletromagnéticos dos sinais de bombeamento e laser, que interagem com o sistema quântico de três níveis formado por um ensemble de átomos de íons de itérbio (Y b+3), um modelo simplificado que possibilita acoplar as equações de taxa com a dinâmica térmica, que considera a remoção de calor da fibra óptica. Os modelos desenvolvidos foram aplicados ao estudo de lasers de fibra óptica de alta potência dopada com itérbio de revestimento duplo (YDCFL), operando em regime contínuo (CW) com potências de quilowatts, no comprimento de onda de λs = 1018 nm. Os resultados obtidos são relevantes para a construção de lasers de fibras de alta potência bombeados por diodos lasers em 976 nm. Para a descrição do fenômeno da emissão laser, adotou-se uma abordagem semiclássica, na qual o sistema quântico foi descrito pela equação de Schrödinger da mecânica quântica, enquanto o sistema clássico foi tratado pelas equações de Maxwell.