Efisica

Isoladores ópticos

 

Os lasers, principalmente os dos tipos diodo e corante, têm sua estabilização em frequência bastante perturbada pela realimentação de luz devido à reflexões parasitas nas superfícies dos elementos ópticos que compõem uma determinada montagem experimental. Para evitar-se este tipo de problema é necessário um diodo óptico, ou isolador óptico, que permite a passagem de luz do laser para o experimento, mas impede a passagem no sentido inverso. Este isolador é baseado no efeito Faraday, que descrevemos na seção anterior.

Considere, como mostra a Fig. 6.27, um meio que quando sujeito a um campo roda o plano de polarização da luz de 450. Na entrada do sistema existe um polarizador P1, com eixo de transmissão paralelo ao eixo y e na saída um polarizador P2, com eixo de transmissão na direção . A luz proveniente do laser passa pelo polarizador P1, roda 450 no sentido horário e passa por P2. A luz refletida pelos componentes ópticos (retornando ao laser) passa por P2, roda 450 no sentido anti-horário (pois vê o sentido de invertido) e é bloqueada pelo polarizador P1, sendo assim impedida de retornar ao laser.

 

 

 

Fig. 6.27 - Esquema de um isolador óptico baseado no efeito Faraday.

Devido ao fato da constante de Verdet variar com o comprimento de onda, a isolação óptica apresentada acima funciona apenas para luz monocromática. Para um dado l, seleciona-se o valor de B que produz a rotação de 450; para outro l devemos tomar um valor diferente de B para compensar a dependência da constante de Verdet com o comprimento de onda ou trabalhar com o polarizador P2 numa outra orientação. Neste último caso teremos perda de intensidade da luz na direção reversa.
Para finalizar esta seção devemos mencionar que é possível se construir um isolador óptico com uma lâmina de quarto de onda ou rombo de Fresnel. Imagine que a luz passe por um polarizador P e por uma lâmina l/4 de maneira a se tornar circularmente polarizada. Quando ela retorna, após reflexão nos componentes ópticos do sistema experimental, passa novamente pela lâmina l/4. Esta dupla passagem pela placa retardadora faz com que seu efeito seja o de uma lâmina de meia onda, rodando o plano de polarização da luz de 900, que é finalmente barrada pelo polarizador P. A desvantagem deste método é que durante as reflexões nos componentes ópticos, a polarização circular pode ser afetada, tornando-se elíptica e o efeito total da dupla passagem pela placa retardadora não é exatamente o de uma lâmina l/2. Já no caso do diodo óptico com efeito Faraday, o efeito das reflexões sobre a polarização não é relevante pois o polarizador P2 re-polariza a luz que volta ao diodo.
A isolação é usualmente medida em dB, de acordo com a expressão:

(6.55)

onde Iv e Ii são respectivamente as intensidades de luz que passa e que incide sobre o diodo no sentido em que ele bloqueia . Assim, uma isolação de -40 dB significa que se incidirmos luz na direção reversa do diodo, apenas 0,01% desta luz passará por ele.


 

 

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