Curso de Laser

Aula 1 • Princípios de Ótica Geométrica

Ensina a reflexão, a refração e o comportamento das lentes que regem a modelação do feixe em sistemas laser. Relaciona as leis óticas com componentes práticos de entrega do feixe.

Aula 2 • Ótica Ondulatória e Coerência

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

Aula 3 • Polarização da Luz

Explica os estados de polarização linear, circular e elíptica e a sua relevância para o controlo da saída do laser. Prepara os formandos para interpretar as especificações de polarização nas fichas técnicas dos lasers.

Aula 1 • Inversão de População e Bombagem

Explica por que razão a inversão de população é necessária para o ganho líquido e como os esquemas de bombagem a alcançam. Relaciona a eficiência da bombagem com a potência de saída do laser.

Aula 2 • Níveis de Energia Atómicos

Aborda estados de energia quantificados, níveis fundamental e excitado e transições eletrónicas. Fornece o modelo atómico necessário para compreender os processos de absorção e emissão.

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

Analisa meios de ganho de estado sólido, gasoso, líquido e semicondutor e os seus perfis de ganho espetral. Prepara os formandos para adequar os meios de ganho aos requisitos da aplicação.

Aula 1 • Configurações de Ressonadores Óticos

Apresenta geometrias de cavidade plano-paralela, concêntrica, confocal e hemisférica. Relaciona a geometria da cavidade com a divergência do feixe e o volume modal.

Aula 2 • Modos Transversais e Qualidade do Feixe

Descreve as famílias de modos Hermite-Gauss e Laguerre-Gauss e o fator de qualidade do feixe M². Permite aos formandos especificar aberturas e filtros espaciais para controlo modal.

Aula 3 • Propagação do Feixe Gaussiano

Aplica o formalismo da matriz ABCD e o intervalo de Rayleigh para prever o tamanho e a divergência do feixe através de sistemas óticos. Prepara os formandos para projetar cadeias de entrega do 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. Relaciona a gestão de perdas com a eficiência global do laser.

Aula 1 • Especificações de Desempenho do Laser

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

Aula 2 • Lasers de Estado Sólido

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

Aula 3 • Lasers Semicondutores e de Diodo

Explica a emissão laser por junção p-n, estruturas de laser de cavidade de emissão lateral e de cavidade vertical e de superfície (VCSEL), e características do feixe. Aborda a utilização de laser de diodo como fontes e lasers de bombagem.

Aula 4 • Lasers de Gás

Aborda lasers de hélio-neão, CO₂, iões de árgon e excímeros, enfatizando a excitação por descarga e a diversidade de comprimentos de onda. Relaciona as propriedades dos lasers de gás com aplicações industriais e científicas.

Aula 1 • Princípios de Bloqueio de Modos

Aborda mecanismos de bloqueio de modos ativo e passivo que sincronizam a fase de modos longitudinais para produzir pulsos ultracurtos. Explica o produto tempo-largura de banda e as 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 elevada potência de pico. Relaciona a temporização da comutação Q com a dinâmica de acumulação do pulso.

Aula 3 • Caracterização de Pulsos Ultracurtos

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

Aula 4 • Fundamentos da Operação Pulsada

Define a duração do pulso, a taxa de repetição, a potência de pico e a energia do pulso e as suas inter-relações. Estabelece o vocabulário necessário para todos os tópicos subsequentes sobre lasers pulsados.

Aula 1 • Expansão e Colimação do Feixe

Explica os expansores de feixe galileano e kepleriano e o seu efeito na divergência e no tamanho do ponto. Relaciona a expansão do feixe com o desempenho de focagem a jusante.

Aula 2 • Acoplamento e Entrega em Fibra

Ensina a correspondência modal, as restrições de abertura numérica e os tipos de conector para acoplar feixes em espaço livre em fibras monomodo e multimodo. Aborda as características do feixe de saída da fibra e a recoleção.

Aula 3 • Ótica de Focagem e Controlo do Tamanho do Ponto

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

Aula 4 • Direcionamento e Alinhamento do Feixe

Aborda suportes de espelho, estágios cinemáticos e técnicas de direcionamento com dois espelhos para apontamento preciso do feixe. Estabelece procedimentos de alinhamento utilizados em todo o trabalho laboratorial com lasers.

Aula 1 • Marcação e Gravação a Laser

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

Aula 2 • Corte e Perfuração a Laser

Explica a formação do rasgo de corte, o papel dos gases de assistência e o controlo da conicidade no corte a laser e na perfuração por percussão. Aborda a otimização de parâmetros para qualidade de corte e débito.

Aula 3 • Soldadura e Junção a Laser

Aborda a soldadura em modo de condução e em modo de fechadura, configurações de junta e controlo da geometria do cordão de solda. Relaciona o gás de proteção e a posição focal com a qualidade da soldadura.

Aula 4 • Absorção e Resposta Térmica

Aborda coeficientes de absorção ótica, difusão de calor e dinâmica da poça de fusão para metais, polímeros e cerâmicas. Relaciona as propriedades térmicas do material com a seleção da potência e do tempo de permanência do laser.

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 aos formandos classificar qualquer sistema laser e determinar os controlos necessários.

Aula 2 • Controlos de Engenharia e Administrativos

Aborda invólucros de feixe, intertravamentos, sinalização de aviso, procedimentos operacionais padrão e requisitos de formação. Estabelece uma hierarquia de controlo em camadas para ambientes laboratoriais e industriais com laser.

Aula 3 • Seleção de Óculos de Proteção Laser

Ensina os requisitos de densidade ótica, cobertura de comprimento de onda e fatores de conforto para selecionar óculos de proteção laser conformes. Aborda erros comuns na especificação e utilização de óculos de proteção.

Aula 4 • Efeitos Biológicos da Radiação Laser

Aborda mecanismos de lesão ocular e cutânea, gamas de comprimento de onda críticas e limites de exposição máxima permitida. Relaciona a vulnerabilidade biológica com a seleção de medidas de proteção.