Estabilidade de lasers de diodo e sua aplicação em física atômica

Abstract

O laser de diodo é uma ferramenta vastamente explorada em diversos campos da ciência, medicina e engenharia. Sua aplicação alcançou inclusive a sociedade, tal que vemos o laser de diodo em aparelhos de mídia, como os leitores óticos de CDs e DVDs, e em computadores; no tratamento ortodôntico e instrumentos cirúrgicos. Particularmente na física, esse instrumento ganhou bastante espaço em pesquisas relacionadas à dinâmica da luz e sua interação com a matéria. Além desses trabalhos, ainda vemos o contínuo avanço do estado da arte ao implementar diversas técnicas de estabilização e estreitamento da largura de linha de emissão do laser, otimização e maior rendimento. Nesse sentido, o nosso trabalho se alinha com a perspectiva de contribuir com uma maneira de estabilizar um laser de diodo caseiro, controlando os efeitos externos que afetam a emissão e desestabilizam o equipamento, impossibilitando uma maior eficiência. A técnica aplicada para esse laser é voltada, primordialmente, para o baixo vácuo, onde adaptamos toda a peça para suportar evacuação até alguns milibares. Isso atua para desacoplar o laser dos efeitos térmicos externos. Adaptações eletrônicas também foram necessárias para que o diodo laser funcione dentro da cavidade montada. A corrente que vai no laser também foi desacoplada da rede elétrica, de modo que ruídos provenientes da linha comum de transmissão sejam evitados e não afetem a emissão do diodo. Como meio de medir o nível de estabilidade do laser, usamos a técnica de absorção saturada do rubídio, escolhendo especificamente a frequência de transição 5S1/2 → 5P3/2 do rubídio 87 como referência, forçando o laser a emitir ativamente nessa linha.