Curso de Laser

Aula 1 • Princípios da Óptica Geométrica

Ensina reflexão, refração e o comportamento das lentes que governam a conformação do feixe em sistemas laser. Conecta as leis ópticas aos componentes práticos de entrega do feixe.

Aula 2 • Óptica Ondulatória e Coerência

Apresenta interferência, difração e coerência como propriedades que distinguem a luz laser da luz comum. Fornece a base conceitual para a análise da qualidade do feixe.

Aula 3 • Polarização da Luz

Explica os estados de polarização linear, circular e elíptica e sua relevância para o controle da saída do laser. Prepara os alunos para interpretar especificações de polarização em fichas técnicas de laser.

Aula 1 • Inversão de População e Bombeamento

Explica por que a inversão de população é necessária para o ganho líquido e como os esquemas de bombeamento a alcançam. Conecta a eficiência do bombeamento à potência de saída do laser.

Aula 2 • Níveis de Energia Atômica

Abrange estados de energia quantizados, níveis fundamental e excitado e transições eletrônicas. Fornece o modelo atômico necessário para entender os processos de absorção e emissão.

Aula 3 • Meios de Ganho e Largura de Banda de Ganho

Examina meios de ganho de estado sólido, gasoso, líquido e semicondutor e seus perfis espectrais de ganho. Prepara os alunos para associar meios de ganho aos requisitos da aplicação.

Aula 1 • Configurações de Ressonador Óptico

Apresenta geometrias de cavidade plano-paralela, concêntrica, confocal e hemisférica. Conecta a geometria da cavidade à divergência do feixe e ao volume do modo.

Aula 2 • Modos Transversais e Qualidade do Feixe

Descreve as famílias de modos Hermite-Gaussiano e Laguerre-Gaussiano e o fator de qualidade de feixe M². Permite que os alunos especifiquem aberturas e filtros espaciais para controle de modo.

Aula 3 • Propagação do Feixe Gaussiano

Aplica o formalismo da matriz ABCD e o intervalo de Rayleigh para prever o tamanho do feixe e a divergência através de sistemas ópticos. Prepara os alunos para projetar cadeias de entrega de feixe.

Aula 4 • Acoplamento de Saída e Perdas na Cavidade

Aborda a otimização da refletividade do acoplador de saída, as perdas intracavidade e a condição de ganho limiar. Conecta o manejo de perdas à eficiência geral do laser.

Aula 1 • Especificações de Desempenho do Laser

Ensina como ler e comparar fichas técnicas usando parâmetros como potência, eficiência, qualidade do feixe e ruído. Equipa os alunos para tomar decisões quantitativas de seleção de laser.

Aula 2 • Lasers de Estado Sólido

Examina lasers hospedeiros de cristal e vidro, incluindo Nd:YAG e Ti:Safira, abrangendo comprimentos de onda, formatos de pulso e eficiência. Destaca os desafios de gerenciamento térmico exclusivos dos sistemas de estado sólido.

Aula 3 • Lasers Semicondutores e de Diodo

Explica a emissão laser de junção p-n, estruturas de laser de borda e laser de cavidade vertical com emissão pela superfície (VCSEL) e características do feixe. Aborda o uso de laser de diodo tanto como fontes quanto como lasers de bombeio.

Aula 4 • Lasers a Gás

Abrange lasers de hélio-neônio, CO₂, íon-argônio e excímeros, enfatizando a excitação por descarga e a diversidade de comprimentos de onda. Conecta as propriedades dos lasers a gás às aplicações industriais e científicas.

Aula 1 • Princípios de Travamento de Modo

Abrange mecanismos de travamento de modo ativo e passivo que travam a fase dos modos longitudinais para produzir pulsos ultracurtos. Explica o produto largura de banda-tempo e suas implicações para a compressão de pulsos.

Aula 2 • Técnicas de Comutação Q

Explica a comutação Q ativa (AOM, EOM) e passiva (absorvedor saturável) para produzir pulsos de nanossegundos com alta potência de pico. Conecta o tempo da comutação Q à dinâmica de formação do pulso.

Aula 3 • Caracterização de Pulsos Ultracurtos

Apresenta as técnicas de autocorrelação, FROG e SPIDER para medir pulsos de femtossegundos e picossegundos. Prepara os alunos para verificar a qualidade do pulso em configurações de laser ultrarrápido.

Aula 4 • Fundamentos da Operação Pulsada

Define duração do pulso, taxa de repetição, potência de pico e energia do pulso e suas inter-relações. Estabelece o vocabulário necessário para todos os tópicos subsequentes de laser pulsado.

Aula 1 • Expansão e Colimação do Feixe

Explica os expansores de feixe galileanos e keplerianos e seu efeito na divergência e no tamanho do ponto. Conecta a expansão do feixe ao desempenho de focalização a jusante.

Aula 2 • Acoplamento e Entrega em Fibra

Ensina casamento de modos, restrições de abertura numérica e tipos de conectores para acoplar feixes de espaço livre em fibras monomodo e multimodo. Abrange as características do feixe de saída da fibra e a recolimação.

Aula 3 • Óptica de Focalização e Controle do Tamanho do Ponto

Aplica as equações do feixe gaussiano para selecionar a distância focal e o diâmetro do feixe de entrada para um tamanho de ponto alvo. Aborda aberrações e restrições de profundidade de foco em aplicações de focalização apertada.

Aula 4 • Direcionamento e Alinhamento do Feixe

Abrange suportes de espelho, estágios cinemáticos e técnicas de direcionamento com dois espelhos para apontamento preciso do feixe. Estabelece procedimentos de alinhamento usados em todo o trabalho em laboratório de laser.

Aula 1 • Marcação e Gravação a Laser

Distingue os mecanismos de marcação por recozimento, espumação, carbonização e ablação e suas dependências de material. Prepara os alunos para selecionar estratégias de marcação para rastreabilidade e estética.

Aula 2 • Corte e Perfuração a Laser

Explica a formação do kerf, o papel do gás de assistência e o controle da conicidade no corte a laser e na perfuração por percussão. Aborda a otimização de parâmetros para qualidade de corte e rendimento.

Aula 3 • Soldagem e Junção a Laser

Abrange os modos de soldagem por condução e por keyhole, configurações de junta e controle da geometria do cordão de solda. Conecta o gás de proteção e a posição focal à qualidade da solda.

Aula 4 • Absorção e Resposta Térmica

Abrange coeficientes de absorção óptica, difusão de calor e dinâmica da poça de fusão para metais, polímeros e cerâmicas. Conecta as propriedades térmicas do material à seleção da potência do laser e do tempo de permanência.

Aula 1 • Classificação de Perigo do Laser

Explica o sistema internacional de classes de laser (Classe 1–4) com base nos limites de emissão acessíveis e no comprimento de onda. Permite que os alunos classifiquem qualquer sistema laser e determinem os controles necessários.

Aula 2 • Controles de Engenharia e Administrativos

Abrange enclausuramentos de feixe, intertravamentos, placas de advertência, procedimentos operacionais padrão e requisitos de treinamento. Estabelece uma hierarquia de controle em camadas para ambientes laboratoriais e industriais com laser.

Aula 3 • Seleção de Óculos de Proteção para Laser

Ensina requisitos de densidade óptica, cobertura de comprimento de onda e fatores de conforto para selecionar óculos de proteção para laser em conformidade. Aborda erros comuns na especificação e uso de óculos.

Aula 4 • Efeitos Biológicos da Radiação Laser

Abrange mecanismos de lesão ocular e cutânea, faixas críticas de comprimento de onda e limites máximos de exposição permitidos. Conecta a vulnerabilidade biológica à seleção de medidas de proteção.