Nesta terceira parte, são apresentados o principio de funcionamento, as vantagens e desvantagens e as aplicações do laser de fibra ótica.
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Estrutura do laser de fibra
O meio ativo (Doped Fibre) é feito de uma fibra ótica dopada com érbio (Er), itérbio (Yb), neodímio (Nd), túlio (Tm), hólmio (Ho) ou praseodímio (Pr). Todos estes elementos são terras raras. Estes elementos absorvem a maior parte dos fótons (partículas de luz) que vêm da fonte e os reemitem para fazer a emissão estimulada, produzindo um feixe de altas qualidade e potência. Cada fibra dopada com um elemento de terra rara produz um comprimento de onda diferente.
![](https://www.electricalelibrary.com/wp-content/uploads/2022/02/fibre_laser.jpg)
Em vez de espelhos, são usadas grades de Bragg, estruturas compostas de listras no núcleo da fibra ótica que refletem a luz com um certo comprimento de onda. As grades de Bragg possuem um índice de refração diferente do resto do núcleo da fibra.
![grades de Bragg na fibra ótica](https://www.electricalelibrary.com/wp-content/uploads/2022/02/noria-the-fiber-bragg-grating-manufacturing-solution-fig1.png)
A distância entre as grades de Bragg ou periodicidade (Periodicity), determinam o comprimento de onda da luz que será refletido.
Vantagens e desvantagens do laser de fibra
As vantagens do laser de fibra são:
- Estabilidade: para colocar um feixe de laser de outro tipo em uma fibra ótica, é necessário um ajuste fino do feixe e dos espelhos. Neste tipo, a emissão estimulada é feita dentro do núcleo da fibra, portanto, não precisa de equipamentos óticos complexos e sensíveis. Pode resistir a vibrações e movimentos.
- Alta qualidade: significa que o feixe é muito estreito e pode ser concentrado em uma área muito pequena, indicando pouca divergência na propagação.
- Eficiência: o laser de fibra tem uma eficiência energética entre 70 e 80%. Quase 100% da energia dos lasers de diodo é convertida para produzir o feixe dentro do meio ativo. O calor produzido é distribuído ao longo da fibra. Portanto, não precisa de um sistema ativo de resfriamento.
Quanto às desvantagens:
- A fibra dopada é cara.
- A fibra é frágil.
- Máquinas com este tipo de laser não servem para cortar não-metais. Nesta aplicação são mais usados os lasers de dióxido de carbono (CO_{2}).
- O tamanho da fibra limita a potência do laser.
Algumas aplicações
- A capacidade de concentrar o feixe em uma área muito pequena é uma característica útil para cortar ou furar chapas metálicas.
![laser de fibra cortando metal](https://www.electricalelibrary.com/wp-content/uploads/2022/02/OPTIPLEX-Fiber-Cutting-1-1024x462.jpg)
- São usados na medicina conforme mostra o segundo post sobre terras raras.
Terras raras (Parte 2)Clique aqui
- Este tipo de laser é usado em LIDAR, funciona como um radar, mas usa pulsos de laser em vez de ondas de rádio para medir distâncias e detectar objetos.
![laser de fibra em lidar](https://www.electricalelibrary.com/wp-content/uploads/2022/02/LiDAR-Measuring-air-pollutant-at-observatory.jpg)