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Em
todo o mundo, os lasers são amplamente empregados em diversas
áreas do conhecimento humano. Durante sua utilização,
principalmente no desenvolvimento de ciência e tecnologia, vários
fatores influenciam a eficácia e precisão de uma determinada
técnica. O comprimento de onda da luz do laser está
sempre sujeito a pequenas variações devido a flutuações
térmicas do ambiente, variações na tensão
de alimentação, ruídos acústicos etc.
Para que se possa corrigir, ou pelo menos monitorar, as variações
de comprimento de onda de lasers, é necessária a utilização
de instrumentos ópticos com alto poder de resolução,
capazes de distinguir frequências bem próximas. Este
tipo de instrumento é o analisador de espectro óptico,
que consiste de um interferômetro de Fabry-Perot confocal, cujo
tamanho da cavidade é alterado por meio de um transdutor piezoelétrico,
como mostra a Fig. 7.13.
Fig. 7.13 - Vista esquemática do analisador de espectro óptico.
O principio de funcionamento do interferômetro de Fabry-Perot
foi discutido na seção anterior, onde encontramos que
sua transmissão é dada pela função de
Ary:
onde I0 é a intensidade da luz incidente, F
é a finesse da cavidade óptica
e d= 4pvd/c é a fase ganha
pela onda ao efetuar uma volta completa na cavidade. A expressão
acima é válida para uma onda plana incidindo normalmente
num interferômetro de espelhos planos, separados por uma distância
d. Num caso real, o feixe é gaussiano e os espelhos
são esféricos, porém, o formato da curva é
essencialmente o mesmo, exceto pela fase d,
que no caso do interferômetro confocal passa a ser a metade.
A finesse caracteriza a qualidade da cavidade; quanto maior ela for,
menor a largura dos picos de intensidade e maior o poder de resolução
do interferômetro. Vemos da expressão para F
que a finesse depende da refletividade dos espelhos, de maneira que
quanto maior a refletividade, maior a finesse. Na prática,
outros fatores são importantes na determinação
de F, apesar da refletividade continuar sendo o termo principal. Estes
outros fatores são: irregularidade nas superfícies,
desalinhamento dos espelhos, perdas por absorção e por
difração.
Se a distância entre os espelhos for variada continuamente por
meio de um transdutor piezoelétrico, a intensidade medida pelo
detetor apresentará um perfil como o mostrado pela linha cheia
da Fig. 7.14. Se o laser apresentar outro modo, de frequência
v', a ele corresponderá outro função
de Airy, mostrada pela linha tracejada da Fig. 7.14. A distância
entre picos consecutivos (
no caso da cavidade confocal) é chamado de intervalo espectral
livre (free spectral range) que em geral é da ordem de GHz.
O espectro repete-se periodicamente em cada intervalo espectral livre.
A finesse é definida como
 ,
onde
é a largura de linha mostrada na Fig. 7.14.
Fig. 7.14 - Funções de Airy para as frequências
e '.
Sergio Carlos Zilio
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