lasers

Páginas: 5 (1044 palavras) Publicado: 4 de março de 2014
Lasers 2013-2014
Mestrado Integrado em Engenharia Física

Side-pumped Nd:YAG solar laser with Fresnel lens, light guide and
2D-CPC/2V-shaped cavity

Trabalho realizado por:
Nelson Nogueira, nº 28711, MIEF
Gonçalo Magalhães Carvalho, nº25571, MIEF

Índice

Introdução................................................................................................................................................3
Desenho da peça de sílica em SOLIDWORKS ...........................................................................................4
Simulação em ZEMAX ...............................................................................................................................5
Simulação emLASCAD..............................................................................................................................8
Conclusões............................................................................................................................................. 10
Referências bibliográficas...................................................................................................................... 10

2

Introdução
Para o projectofinal, utilizando o programa Zemax, decidimos fazer sobre um laser solar
com guia de sílica para a luz. Este laser funciona com uma guia para a luz para aumentar a
performance do laser, que liga a uma cavidade 2D-CPC, combinada com uma cavidade de
ressonância 2V-shaped, para aumentar a uniformidade do bombeamento da luz ao longo do
cristal Nd:YAG. Este tipo de lasers têm a vantagem de seremmais simples na sua montagem,
e principalmente no uso de energia, que vem do sol, que é gratuita.

Fig. 1: Esquema do laser

A luz passa por uma lente de Fresnel que a focaliza para o topo quadrado da pessa, que
depois é direcionada pela guia até á cavidade de ressonância, de maneira a que luz seja
distribuida uniformemente ao longo do comprimento do cristal, conforme podemos
observar nafotografia.
3

Desenho da peça de sílica em SOLIDWORKS
A peça de sílica necessária para o sistema laser que escolhemos simular foi desenhada em software
SOLIDWORKS. A sua construção seguiu vários passos:


Primeiro desenhou-se a base da guia: dois quadrados 7x7 (mm) e um rectângulo 7x14 (mm),
no mesmo plano, que no seu conjunto definem uma base rectangular com 7x28 (mm).
Desenhou-sedepois o topo da guia a 116,62 (mm) da base: dois quadrados 7x7 (mm) e um
rectângulo 7x14 (mm), no mesmo plano, que no seu conjunto definem uma face de topo
quadrada com 14x14 (mm).

Fig. 2: Desenho da base (esq) e base/topo (dir) da guia em SOLIDWORKS



Desenharam-se as splines e utilizando-as como linhas de centro no comando “Lofted
Boss/Base” construiu-se a guia de luz.

Fig. 3: Desenhoda base/topo da guia com splines (esq) e peça já feita evidenciando as dimensões (dir)

4

Simulação em Zemax

Fig. 4: Parâmetros dos objectos utilizados na simulação ZEMAX

O sistema que desenhamos foi introduzido no Zemax de acordo com os dados da Fig. 3.
A potência a introduzir na SOURCE foi calculada de acordo com a seguinte equação:

Fig. 5: Esquema da montagem mostrando a lentede Fresnel

5

Uma fonte que simula a luz solar é colocada por cima de uma lente de fresnel que faz os raios
convergirem para foco. Nesse foco foi colocada o topo da guia de luz de sílica.

Fig. 6: Esquema de montagem evidenciando componente utilizados e sua posição (esq), convergência e
multipassagem dos raios no cristal (dir)

A base da guia de luz é ligada a um concentrador 2D-CPC eeste ligado a uma cavidade composta por
um reflector V1 em forma de V e dois reflectores V2 planos. Tanto o concentrador como todos os
reflectores têm coating (I 0,06).
Dentro da cavidade inserimos um cristal Nd:YAG (Ø4mm, comprimento 38mm), e um detector.
O concentrador e a cavidade com o cristal estão inseridos numa caixa de água para o cristal não
aquecer demasiado.
A simulação no Zemax...
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