Interferometria

9 Maio 2019, 16:00 • José Manuel Rebordão

AULA ANTERIOR (CONTINUAÇÃO)

Interferências entre ondas monocromáticas com frequências igualmente espaçadas. Perfil temporal do sinal  geração de impulsos luminosos. Breve referência aos regime de bloqueamento de modos em lasers com riscas de fluorescência que suportem um número elevado de modos.

Controlo angular de feixes EM no caso de  “phased arrays” e sua relação directa com as direcções de interferência construtiva em redes de difracção 2D.

INTERFERÊNCIAS, COM PERCAS

Interferência entre ondas múltiplas com percas. Função de Airy, Finesse, tradução gráfica.

Aplicação a cavidades ressonantes laser: geração das ondas axiais e determinação da desfasagem entre elas; conjunto de frequências para as quais a interferência é construtiva; justificação para a estrutura espectral de uma onda laser, determinada pela cavidade ressonante; noção de Free Spectral Range (FSR) e sua relevância na separação entre modos contíguos. Utilização de cavidades ressonantes internas à cavidade ressonante principal (étalons) para controlo de modos e, no limite, constituir lasers mono-modo, a melhor aproximação possível a ondas monocromáticas.

Utilização de cavidades ressonantes como analisadores espectrais, em que um dos espelhos é actuado ao longo do eixo.

Interferómetro de Fabry-Perot, implementado por uma lâmina de faces paralelas; coeficientes de reflexão e de transmissão em amplitude; determinação da Finesse e do valor da desfasagem; Utilização de lentes como integradoras, forçando a interferência no respectivo foco; características dos interferogramas típicos dos interferómetros de Fabry-Perot.

PRÓXIMA AULA

Interferómetros de divisão de amplitude e de divisão de frente de onda. Arquitectura, aplicações, exemplos.

BIBLIOGRAFIA

Saleh B.E.A., Teich M.C., Fundamentals of Photonics (2ª ed.) (Secção 2.5, 2.6B).

Interferometria - Capítulos 2 e 32 de Bass, Handbook of Optics, Vol. I, 3rd ed, 2009 - Interference and Interferometers  (disponível em Elementos de Estudo, no Fénix)

Ver também, supletivamente, a secção 10.1A para aprofundar aspectos relativos às cavidades ressonantes laser.

Aproximação escalar:  ondas esféricas e gaussianas

8 Maio 2019, 17:00 • João Miguel Pinto Coelho

Aproximação escalar:  ondas esféricas.

Parâmetros de um feixe gaussiano: largura do feixe, raio de curvatura da frente de onda, cintura de feixe, atraso de fase, distância de Rayleigh. Estudo da variação da intensidade óptica, potência e largura do feixe ao longo da propagação. Divergência de um feixe gaussiano ao longo da sua propagação.

Exercícios 48, 50, 53 e 55. Em casa: 49, 51, 52 e 54.

Interferometria

8 Maio 2019, 16:00 • José Manuel Rebordão

INTERFEROMETRIA

Significado da fase e avaliação de diferenças de fase. Interferência entre ondas de diferentes frequências; batimentos, mistura óptica, heterodinagem. Interferência entre feixes múltiplos sem percas. Função de Airy e sua tradução gráfica. Aplicações a redes de difracção 2D (lei da difracção) (visualização para dois comprimentos de onda) e 3D (lei de Bragg).

PRÓXIMA AULA

Interferência entre ondas múltiplas com percas. Interferência entre ondas múltiplas, com percas. Interferómetro de Fabry-Perto. Cavidades ressonantes laser.

BIBLIOGRAFIA

Saleh B.E.A., Teich M.C., Fundamentals of Photonics (2ª ed.) (Secção 2.5, 2.6B)

Aproximação escalar: ondas esféricas e gaussianas

7 Maio 2019, 17:30 • João Miguel Pinto Coelho

Aproximação escalar:  ondas esféricas.

Parâmetros de um feixe gaussiano: largura do feixe, raio de curvatura da frente de onda, cintura de feixe, atraso de fase, distância de Rayleigh. Estudo da variação da intensidade óptica, potência e largura do feixe ao longo da propagação. Divergência de um feixe gaussiano ao longo da sua propagação.

Exercícios 48, 50, 53 e 55. Em casa: 49, 51, 52 e 54.

INTERFEROMETRIA

6 Maio 2019, 15:00 • José Manuel Rebordão

TESTE DE 4-5-2019

Apresentação dos resultados do teste de 4-5-2019 e comentários das perguntas com maiores percentagens de respostas erradas ou inexistentes.

INTERFEROMETRIA

Matemática da Interferometria, em termos de campos eléctricos e de amplitudes complexas. Breve referência à inexistência de padrão de interferências em polarizações cruzadas. Condições para interferências construtivas e destrutivas. Interferências entre ondas monocromáticas: duas ondas planas, duas ondas esféricas, uma onda plana e uma onda esférica. Caracterização dos respectivos padrões de interferência.

Breve referência ao grau complexo de coerência. Estabelecimento de uma família densa de hiperbolóides no caso de ondas esféricas. Dependência da configuração do padrão consoante a geometria definida pela posição do plano de observação à linha entre fontes. Padrões de Fresnel e placa zonal de Fresnel (sua relevância como holograma de um ponto, ou como lente difractiva para raios-X).

PRÓXIMA AULA

Interferência entre ondas de diferentes frequências. Interferência entre ondas múltiplas, sem ou com percas. Cavidades ressonantes laser como interferómetros de Fabry-Perot.

BIBLIOGRAFIA

Saleh B.E.A., Teich M.C., Fundamentals of Photonics (2ª ed.) (Secção 2.5)