Post on 23-Jan-2018
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Prof Leinylson Fontinele Pereira
Na aula anterior
Histoacuteria da Fibra Oacuteptica
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
O que vamos aprender
Wi-Fi
Li-Fi
Laser
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Vamos comeccedilar
1431 4 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Li-Fi (Light Fidelity)
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1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Li-Fi How it Works
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Li-Fi How it Works
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Princiacutepio de Funcionamento do Li-Fi
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Li-Fi LEDs for communication
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Li-Fi LEDs for communication
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Li-Fi LEDs for communication
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Que lampada usar
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1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Wi-FM
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Benefits of LiFi
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Benefits of LiFi middot Higher speeds than Wi-Fi
middot 10000 times the frequency spectrum of radio
middot More secure because data cannot be intercepted without a clear line of sight
middot Prevents piggybacking
middot Eliminates neighboring network interference
middot Unimpeded by radio interference
middot Does not create interference in sensitive electronics making it better for use in environments like hospitals and aircraft
middot LEDs and different technology researchers have enabled 10 gigabits-per-second (Gbps) which is faster than 80211ad
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Benefits of LiFi
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Um Novo Laser para uma Internet mais Raacutepida
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Li-Fi Vantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
vantagens Li-Fi
Aleacutem da vantagem liacutequida de obter uma ligaccedilatildeo agrave Internet a velocidades mais elevadas o oficial principal da ciecircncia refere-se a trecircs outros benefiacutecios que se poderia obter por usar a rede eficiecircncia seguranccedila e disponibilidade
Li-Fi eacute mais eficiente do que o seu homoacutelogo Wi-Fi Uma vez que utiliza lacircmpadas ele vem com praticamente sem custos adicionais Um roteador precisa ser conectado em todos os momentos e exige um monte de eletricidade para permanecer alimentados Eacute do conhecimento comum que lacircmpadas LED satildeo altamente econocircmico nesse sentido de modo que o usuaacuterio final recebe luz e internet ao mesmo tempo
Como mencionado anteriormente a seguranccedila dos dados eacute muito maior com Li-Fi jaacute que a luz eacute praticamente incapaz de penetrar paredes
Aleacutem disso eacute quase impossiacutevel de perder o sinal de rede Uma ampola simples daacute origem a inuacutemeras possibilidades considerando que um usuaacuterio seraacute capaz de usar a rede independentemente da sua localizaccedilatildeo
Li-Fi Vantagens
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Li-Fi Desvantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
existem vaacuterias desvantagens particularmente desde que Li-Fi ainda estaacute em desenvolvimento Por um lado ele natildeo consegue fazer o seu trabalho fora Em segundo lugar talvez uma importante causa de poluiccedilatildeo luminosa Teste ainda estaacute em obras mas pelo menos eacute uma invenccedilatildeo vale a pena olhar para a frente
Mesmo que ainda soa como um sonho muito em breve poderiacuteamos estar entrando em nosso e-mail graccedilas a uma lacircmpada
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
O que eacute LuzSistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz e um electratildeo em estado excitadohellip
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Espectro Eletromagneacutetico
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Janelas de Transmissatildeo
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wwwlight2015org
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Laboratoacuterio onde se opera o laser maispotente de Portugal 15 terawatts
Laboratoacuterio de Lasers Intensos
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
A MPLIFICATION
S TIMULATED
E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
elh
oEsp
elh
o
EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
elh
o d
e
Tra
nsm
issatilde
o P
arc
ial
Esp
elh
o d
e A
lta
Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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httpsurvincitycom201211laser-us-navy
Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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IrDA
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Concluindo
1431 68 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Material httpssitesgooglecomsiteleinylsonnassau
1431
Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
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Wi-Fi
Li-Fi
Laser
Na proacutexima aula veremos
Redes de Pacotes
Redes Frame-relay
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Alguma Duacutevida
1431
Ateacute a proacutexima aula
leinylsongmailcom
Na aula anterior
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O que vamos aprender
Wi-Fi
Li-Fi
Laser
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Vamos comeccedilar
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Li-Fi (Light Fidelity)
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Li-Fi How it Works
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Li-Fi How it Works
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Princiacutepio de Funcionamento do Li-Fi
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Li-Fi LEDs for communication
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Li-Fi LEDs for communication
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Li-Fi LEDs for communication
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Que lampada usar
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Wi-FM
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Benefits of LiFi
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Benefits of LiFi middot Higher speeds than Wi-Fi
middot 10000 times the frequency spectrum of radio
middot More secure because data cannot be intercepted without a clear line of sight
middot Prevents piggybacking
middot Eliminates neighboring network interference
middot Unimpeded by radio interference
middot Does not create interference in sensitive electronics making it better for use in environments like hospitals and aircraft
middot LEDs and different technology researchers have enabled 10 gigabits-per-second (Gbps) which is faster than 80211ad
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Benefits of LiFi
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Um Novo Laser para uma Internet mais Raacutepida
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Li-Fi Vantagens
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vantagens Li-Fi
Aleacutem da vantagem liacutequida de obter uma ligaccedilatildeo agrave Internet a velocidades mais elevadas o oficial principal da ciecircncia refere-se a trecircs outros benefiacutecios que se poderia obter por usar a rede eficiecircncia seguranccedila e disponibilidade
Li-Fi eacute mais eficiente do que o seu homoacutelogo Wi-Fi Uma vez que utiliza lacircmpadas ele vem com praticamente sem custos adicionais Um roteador precisa ser conectado em todos os momentos e exige um monte de eletricidade para permanecer alimentados Eacute do conhecimento comum que lacircmpadas LED satildeo altamente econocircmico nesse sentido de modo que o usuaacuterio final recebe luz e internet ao mesmo tempo
Como mencionado anteriormente a seguranccedila dos dados eacute muito maior com Li-Fi jaacute que a luz eacute praticamente incapaz de penetrar paredes
Aleacutem disso eacute quase impossiacutevel de perder o sinal de rede Uma ampola simples daacute origem a inuacutemeras possibilidades considerando que um usuaacuterio seraacute capaz de usar a rede independentemente da sua localizaccedilatildeo
Li-Fi Vantagens
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Li-Fi Desvantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
existem vaacuterias desvantagens particularmente desde que Li-Fi ainda estaacute em desenvolvimento Por um lado ele natildeo consegue fazer o seu trabalho fora Em segundo lugar talvez uma importante causa de poluiccedilatildeo luminosa Teste ainda estaacute em obras mas pelo menos eacute uma invenccedilatildeo vale a pena olhar para a frente
Mesmo que ainda soa como um sonho muito em breve poderiacuteamos estar entrando em nosso e-mail graccedilas a uma lacircmpada
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O que eacute LuzSistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz e um electratildeo em estado excitadohellip
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Espectro Eletromagneacutetico
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Janelas de Transmissatildeo
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Laboratoacuterio onde se opera o laser maispotente de Portugal 15 terawatts
Laboratoacuterio de Lasers Intensos
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
A MPLIFICATION
S TIMULATED
E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
elh
oEsp
elh
o
EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
elh
o d
e
Tra
nsm
issatilde
o P
arc
ial
Esp
elh
o d
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lta
Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Aplicaccediloes do LASER
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
httpsurvincitycom201211laser-us-navy
Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
IrDA
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Concluindo
1431 68 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Material httpssitesgooglecomsiteleinylsonnassau
1431
Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Wi-Fi
Li-Fi
Laser
Na proacutexima aula veremos
Redes de Pacotes
Redes Frame-relay
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Alguma Duacutevida
1431
Ateacute a proacutexima aula
leinylsongmailcom
O que vamos aprender
Wi-Fi
Li-Fi
Laser
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Vamos comeccedilar
1431 4 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Li-Fi (Light Fidelity)
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Li-Fi How it Works
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Li-Fi How it Works
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Princiacutepio de Funcionamento do Li-Fi
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Li-Fi LEDs for communication
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Li-Fi LEDs for communication
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Li-Fi LEDs for communication
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Que lampada usar
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Wi-FM
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Benefits of LiFi
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Benefits of LiFi middot Higher speeds than Wi-Fi
middot 10000 times the frequency spectrum of radio
middot More secure because data cannot be intercepted without a clear line of sight
middot Prevents piggybacking
middot Eliminates neighboring network interference
middot Unimpeded by radio interference
middot Does not create interference in sensitive electronics making it better for use in environments like hospitals and aircraft
middot LEDs and different technology researchers have enabled 10 gigabits-per-second (Gbps) which is faster than 80211ad
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Benefits of LiFi
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Um Novo Laser para uma Internet mais Raacutepida
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Li-Fi Vantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
vantagens Li-Fi
Aleacutem da vantagem liacutequida de obter uma ligaccedilatildeo agrave Internet a velocidades mais elevadas o oficial principal da ciecircncia refere-se a trecircs outros benefiacutecios que se poderia obter por usar a rede eficiecircncia seguranccedila e disponibilidade
Li-Fi eacute mais eficiente do que o seu homoacutelogo Wi-Fi Uma vez que utiliza lacircmpadas ele vem com praticamente sem custos adicionais Um roteador precisa ser conectado em todos os momentos e exige um monte de eletricidade para permanecer alimentados Eacute do conhecimento comum que lacircmpadas LED satildeo altamente econocircmico nesse sentido de modo que o usuaacuterio final recebe luz e internet ao mesmo tempo
Como mencionado anteriormente a seguranccedila dos dados eacute muito maior com Li-Fi jaacute que a luz eacute praticamente incapaz de penetrar paredes
Aleacutem disso eacute quase impossiacutevel de perder o sinal de rede Uma ampola simples daacute origem a inuacutemeras possibilidades considerando que um usuaacuterio seraacute capaz de usar a rede independentemente da sua localizaccedilatildeo
Li-Fi Vantagens
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Li-Fi Desvantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
existem vaacuterias desvantagens particularmente desde que Li-Fi ainda estaacute em desenvolvimento Por um lado ele natildeo consegue fazer o seu trabalho fora Em segundo lugar talvez uma importante causa de poluiccedilatildeo luminosa Teste ainda estaacute em obras mas pelo menos eacute uma invenccedilatildeo vale a pena olhar para a frente
Mesmo que ainda soa como um sonho muito em breve poderiacuteamos estar entrando em nosso e-mail graccedilas a uma lacircmpada
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O que eacute LuzSistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz e um electratildeo em estado excitadohellip
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Espectro Eletromagneacutetico
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Janelas de Transmissatildeo
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wwwlight2015org
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Laboratoacuterio onde se opera o laser maispotente de Portugal 15 terawatts
Laboratoacuterio de Lasers Intensos
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
A MPLIFICATION
S TIMULATED
E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
elh
oEsp
elh
o
EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
elh
o d
e
Tra
nsm
issatilde
o P
arc
ial
Esp
elh
o d
e A
lta
Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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IrDA
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Concluindo
1431 68 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Material httpssitesgooglecomsiteleinylsonnassau
1431
Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Wi-Fi
Li-Fi
Laser
Na proacutexima aula veremos
Redes de Pacotes
Redes Frame-relay
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Alguma Duacutevida
1431
Ateacute a proacutexima aula
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Vamos comeccedilar
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Li-Fi (Light Fidelity)
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Li-Fi How it Works
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Li-Fi How it Works
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Princiacutepio de Funcionamento do Li-Fi
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Li-Fi LEDs for communication
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Li-Fi LEDs for communication
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Li-Fi LEDs for communication
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Que lampada usar
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Wi-FM
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Benefits of LiFi
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Benefits of LiFi middot Higher speeds than Wi-Fi
middot 10000 times the frequency spectrum of radio
middot More secure because data cannot be intercepted without a clear line of sight
middot Prevents piggybacking
middot Eliminates neighboring network interference
middot Unimpeded by radio interference
middot Does not create interference in sensitive electronics making it better for use in environments like hospitals and aircraft
middot LEDs and different technology researchers have enabled 10 gigabits-per-second (Gbps) which is faster than 80211ad
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Benefits of LiFi
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
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1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
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Um Novo Laser para uma Internet mais Raacutepida
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Li-Fi Vantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
vantagens Li-Fi
Aleacutem da vantagem liacutequida de obter uma ligaccedilatildeo agrave Internet a velocidades mais elevadas o oficial principal da ciecircncia refere-se a trecircs outros benefiacutecios que se poderia obter por usar a rede eficiecircncia seguranccedila e disponibilidade
Li-Fi eacute mais eficiente do que o seu homoacutelogo Wi-Fi Uma vez que utiliza lacircmpadas ele vem com praticamente sem custos adicionais Um roteador precisa ser conectado em todos os momentos e exige um monte de eletricidade para permanecer alimentados Eacute do conhecimento comum que lacircmpadas LED satildeo altamente econocircmico nesse sentido de modo que o usuaacuterio final recebe luz e internet ao mesmo tempo
Como mencionado anteriormente a seguranccedila dos dados eacute muito maior com Li-Fi jaacute que a luz eacute praticamente incapaz de penetrar paredes
Aleacutem disso eacute quase impossiacutevel de perder o sinal de rede Uma ampola simples daacute origem a inuacutemeras possibilidades considerando que um usuaacuterio seraacute capaz de usar a rede independentemente da sua localizaccedilatildeo
Li-Fi Vantagens
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Li-Fi Desvantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
existem vaacuterias desvantagens particularmente desde que Li-Fi ainda estaacute em desenvolvimento Por um lado ele natildeo consegue fazer o seu trabalho fora Em segundo lugar talvez uma importante causa de poluiccedilatildeo luminosa Teste ainda estaacute em obras mas pelo menos eacute uma invenccedilatildeo vale a pena olhar para a frente
Mesmo que ainda soa como um sonho muito em breve poderiacuteamos estar entrando em nosso e-mail graccedilas a uma lacircmpada
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O que eacute LuzSistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz e um electratildeo em estado excitadohellip
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Espectro Eletromagneacutetico
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Janelas de Transmissatildeo
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Laboratoacuterio onde se opera o laser maispotente de Portugal 15 terawatts
Laboratoacuterio de Lasers Intensos
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
A MPLIFICATION
S TIMULATED
E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Esp
elh
oEsp
elh
o
EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
elh
o d
e
Tra
nsm
issatilde
o P
arc
ial
Esp
elh
o d
e A
lta
Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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httpsurvincitycom201211laser-us-navy
Aplicaccediloes do LASER
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
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IrDA
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Concluindo
1431 68 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Material httpssitesgooglecomsiteleinylsonnassau
1431
Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Nesta aula aprendemos
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Wi-Fi
Li-Fi
Laser
Na proacutexima aula veremos
Redes de Pacotes
Redes Frame-relay
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Alguma Duacutevida
1431
Ateacute a proacutexima aula
leinylsongmailcom
Li-Fi (Light Fidelity)
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1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Li-Fi How it Works
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Li-Fi How it Works
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Princiacutepio de Funcionamento do Li-Fi
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Li-Fi LEDs for communication
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Li-Fi LEDs for communication
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Li-Fi LEDs for communication
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Que lampada usar
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Wi-FM
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Benefits of LiFi
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Benefits of LiFi middot Higher speeds than Wi-Fi
middot 10000 times the frequency spectrum of radio
middot More secure because data cannot be intercepted without a clear line of sight
middot Prevents piggybacking
middot Eliminates neighboring network interference
middot Unimpeded by radio interference
middot Does not create interference in sensitive electronics making it better for use in environments like hospitals and aircraft
middot LEDs and different technology researchers have enabled 10 gigabits-per-second (Gbps) which is faster than 80211ad
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Benefits of LiFi
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Um Novo Laser para uma Internet mais Raacutepida
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Li-Fi Vantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
vantagens Li-Fi
Aleacutem da vantagem liacutequida de obter uma ligaccedilatildeo agrave Internet a velocidades mais elevadas o oficial principal da ciecircncia refere-se a trecircs outros benefiacutecios que se poderia obter por usar a rede eficiecircncia seguranccedila e disponibilidade
Li-Fi eacute mais eficiente do que o seu homoacutelogo Wi-Fi Uma vez que utiliza lacircmpadas ele vem com praticamente sem custos adicionais Um roteador precisa ser conectado em todos os momentos e exige um monte de eletricidade para permanecer alimentados Eacute do conhecimento comum que lacircmpadas LED satildeo altamente econocircmico nesse sentido de modo que o usuaacuterio final recebe luz e internet ao mesmo tempo
Como mencionado anteriormente a seguranccedila dos dados eacute muito maior com Li-Fi jaacute que a luz eacute praticamente incapaz de penetrar paredes
Aleacutem disso eacute quase impossiacutevel de perder o sinal de rede Uma ampola simples daacute origem a inuacutemeras possibilidades considerando que um usuaacuterio seraacute capaz de usar a rede independentemente da sua localizaccedilatildeo
Li-Fi Vantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Li-Fi Desvantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
existem vaacuterias desvantagens particularmente desde que Li-Fi ainda estaacute em desenvolvimento Por um lado ele natildeo consegue fazer o seu trabalho fora Em segundo lugar talvez uma importante causa de poluiccedilatildeo luminosa Teste ainda estaacute em obras mas pelo menos eacute uma invenccedilatildeo vale a pena olhar para a frente
Mesmo que ainda soa como um sonho muito em breve poderiacuteamos estar entrando em nosso e-mail graccedilas a uma lacircmpada
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O que eacute LuzSistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz e um electratildeo em estado excitadohellip
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Espectro Eletromagneacutetico
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Janelas de Transmissatildeo
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wwwlight2015org
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Laboratoacuterio onde se opera o laser maispotente de Portugal 15 terawatts
Laboratoacuterio de Lasers Intensos
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
A MPLIFICATION
S TIMULATED
E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
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oEsp
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EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
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Tra
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o P
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o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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httpsurvincitycom201211laser-us-navy
Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
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IrDA
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Concluindo
1431 68 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Material httpssitesgooglecomsiteleinylsonnassau
1431
Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Wi-Fi
Li-Fi
Laser
Na proacutexima aula veremos
Redes de Pacotes
Redes Frame-relay
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Alguma Duacutevida
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Ateacute a proacutexima aula
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Li-Fi How it Works
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Li-Fi How it Works
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Princiacutepio de Funcionamento do Li-Fi
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Li-Fi LEDs for communication
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Li-Fi LEDs for communication
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Li-Fi LEDs for communication
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Que lampada usar
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Wi-FM
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Benefits of LiFi
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Benefits of LiFi middot Higher speeds than Wi-Fi
middot 10000 times the frequency spectrum of radio
middot More secure because data cannot be intercepted without a clear line of sight
middot Prevents piggybacking
middot Eliminates neighboring network interference
middot Unimpeded by radio interference
middot Does not create interference in sensitive electronics making it better for use in environments like hospitals and aircraft
middot LEDs and different technology researchers have enabled 10 gigabits-per-second (Gbps) which is faster than 80211ad
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Benefits of LiFi
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Um Novo Laser para uma Internet mais Raacutepida
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Li-Fi Vantagens
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vantagens Li-Fi
Aleacutem da vantagem liacutequida de obter uma ligaccedilatildeo agrave Internet a velocidades mais elevadas o oficial principal da ciecircncia refere-se a trecircs outros benefiacutecios que se poderia obter por usar a rede eficiecircncia seguranccedila e disponibilidade
Li-Fi eacute mais eficiente do que o seu homoacutelogo Wi-Fi Uma vez que utiliza lacircmpadas ele vem com praticamente sem custos adicionais Um roteador precisa ser conectado em todos os momentos e exige um monte de eletricidade para permanecer alimentados Eacute do conhecimento comum que lacircmpadas LED satildeo altamente econocircmico nesse sentido de modo que o usuaacuterio final recebe luz e internet ao mesmo tempo
Como mencionado anteriormente a seguranccedila dos dados eacute muito maior com Li-Fi jaacute que a luz eacute praticamente incapaz de penetrar paredes
Aleacutem disso eacute quase impossiacutevel de perder o sinal de rede Uma ampola simples daacute origem a inuacutemeras possibilidades considerando que um usuaacuterio seraacute capaz de usar a rede independentemente da sua localizaccedilatildeo
Li-Fi Vantagens
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Li-Fi Desvantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
existem vaacuterias desvantagens particularmente desde que Li-Fi ainda estaacute em desenvolvimento Por um lado ele natildeo consegue fazer o seu trabalho fora Em segundo lugar talvez uma importante causa de poluiccedilatildeo luminosa Teste ainda estaacute em obras mas pelo menos eacute uma invenccedilatildeo vale a pena olhar para a frente
Mesmo que ainda soa como um sonho muito em breve poderiacuteamos estar entrando em nosso e-mail graccedilas a uma lacircmpada
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O que eacute LuzSistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz e um electratildeo em estado excitadohellip
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Espectro Eletromagneacutetico
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Janelas de Transmissatildeo
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wwwlight2015org
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Laboratoacuterio onde se opera o laser maispotente de Portugal 15 terawatts
Laboratoacuterio de Lasers Intensos
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
A MPLIFICATION
S TIMULATED
E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
elh
oEsp
elh
o
EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
elh
o d
e
Tra
nsm
issatilde
o P
arc
ial
Esp
elh
o d
e A
lta
Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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httpsurvincitycom201211laser-us-navy
Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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IrDA
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Concluindo
1431 68 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Material httpssitesgooglecomsiteleinylsonnassau
1431
Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Wi-Fi
Li-Fi
Laser
Na proacutexima aula veremos
Redes de Pacotes
Redes Frame-relay
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Alguma Duacutevida
1431
Ateacute a proacutexima aula
leinylsongmailcom
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Li-Fi How it Works
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Li-Fi How it Works
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Princiacutepio de Funcionamento do Li-Fi
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Li-Fi LEDs for communication
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Li-Fi LEDs for communication
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Li-Fi LEDs for communication
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Que lampada usar
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Wi-FM
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Benefits of LiFi
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Benefits of LiFi middot Higher speeds than Wi-Fi
middot 10000 times the frequency spectrum of radio
middot More secure because data cannot be intercepted without a clear line of sight
middot Prevents piggybacking
middot Eliminates neighboring network interference
middot Unimpeded by radio interference
middot Does not create interference in sensitive electronics making it better for use in environments like hospitals and aircraft
middot LEDs and different technology researchers have enabled 10 gigabits-per-second (Gbps) which is faster than 80211ad
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Benefits of LiFi
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Um Novo Laser para uma Internet mais Raacutepida
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Li-Fi Vantagens
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vantagens Li-Fi
Aleacutem da vantagem liacutequida de obter uma ligaccedilatildeo agrave Internet a velocidades mais elevadas o oficial principal da ciecircncia refere-se a trecircs outros benefiacutecios que se poderia obter por usar a rede eficiecircncia seguranccedila e disponibilidade
Li-Fi eacute mais eficiente do que o seu homoacutelogo Wi-Fi Uma vez que utiliza lacircmpadas ele vem com praticamente sem custos adicionais Um roteador precisa ser conectado em todos os momentos e exige um monte de eletricidade para permanecer alimentados Eacute do conhecimento comum que lacircmpadas LED satildeo altamente econocircmico nesse sentido de modo que o usuaacuterio final recebe luz e internet ao mesmo tempo
Como mencionado anteriormente a seguranccedila dos dados eacute muito maior com Li-Fi jaacute que a luz eacute praticamente incapaz de penetrar paredes
Aleacutem disso eacute quase impossiacutevel de perder o sinal de rede Uma ampola simples daacute origem a inuacutemeras possibilidades considerando que um usuaacuterio seraacute capaz de usar a rede independentemente da sua localizaccedilatildeo
Li-Fi Vantagens
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Li-Fi Desvantagens
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existem vaacuterias desvantagens particularmente desde que Li-Fi ainda estaacute em desenvolvimento Por um lado ele natildeo consegue fazer o seu trabalho fora Em segundo lugar talvez uma importante causa de poluiccedilatildeo luminosa Teste ainda estaacute em obras mas pelo menos eacute uma invenccedilatildeo vale a pena olhar para a frente
Mesmo que ainda soa como um sonho muito em breve poderiacuteamos estar entrando em nosso e-mail graccedilas a uma lacircmpada
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O que eacute LuzSistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz e um electratildeo em estado excitadohellip
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Espectro Eletromagneacutetico
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Janelas de Transmissatildeo
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Laboratoacuterio onde se opera o laser maispotente de Portugal 15 terawatts
Laboratoacuterio de Lasers Intensos
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
A MPLIFICATION
S TIMULATED
E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
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oEsp
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EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
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e
Tra
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o P
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o d
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Re
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o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
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2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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Concluindo
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Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Wi-Fi
Li-Fi
Laser
Na proacutexima aula veremos
Redes de Pacotes
Redes Frame-relay
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Alguma Duacutevida
1431
Ateacute a proacutexima aula
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Li-Fi How it Works
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Princiacutepio de Funcionamento do Li-Fi
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Li-Fi LEDs for communication
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Li-Fi LEDs for communication
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Que lampada usar
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Benefits of LiFi middot Higher speeds than Wi-Fi
middot 10000 times the frequency spectrum of radio
middot More secure because data cannot be intercepted without a clear line of sight
middot Prevents piggybacking
middot Eliminates neighboring network interference
middot Unimpeded by radio interference
middot Does not create interference in sensitive electronics making it better for use in environments like hospitals and aircraft
middot LEDs and different technology researchers have enabled 10 gigabits-per-second (Gbps) which is faster than 80211ad
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Benefits of LiFi
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Um Novo Laser para uma Internet mais Raacutepida
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Li-Fi Vantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
vantagens Li-Fi
Aleacutem da vantagem liacutequida de obter uma ligaccedilatildeo agrave Internet a velocidades mais elevadas o oficial principal da ciecircncia refere-se a trecircs outros benefiacutecios que se poderia obter por usar a rede eficiecircncia seguranccedila e disponibilidade
Li-Fi eacute mais eficiente do que o seu homoacutelogo Wi-Fi Uma vez que utiliza lacircmpadas ele vem com praticamente sem custos adicionais Um roteador precisa ser conectado em todos os momentos e exige um monte de eletricidade para permanecer alimentados Eacute do conhecimento comum que lacircmpadas LED satildeo altamente econocircmico nesse sentido de modo que o usuaacuterio final recebe luz e internet ao mesmo tempo
Como mencionado anteriormente a seguranccedila dos dados eacute muito maior com Li-Fi jaacute que a luz eacute praticamente incapaz de penetrar paredes
Aleacutem disso eacute quase impossiacutevel de perder o sinal de rede Uma ampola simples daacute origem a inuacutemeras possibilidades considerando que um usuaacuterio seraacute capaz de usar a rede independentemente da sua localizaccedilatildeo
Li-Fi Vantagens
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Li-Fi Desvantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
existem vaacuterias desvantagens particularmente desde que Li-Fi ainda estaacute em desenvolvimento Por um lado ele natildeo consegue fazer o seu trabalho fora Em segundo lugar talvez uma importante causa de poluiccedilatildeo luminosa Teste ainda estaacute em obras mas pelo menos eacute uma invenccedilatildeo vale a pena olhar para a frente
Mesmo que ainda soa como um sonho muito em breve poderiacuteamos estar entrando em nosso e-mail graccedilas a uma lacircmpada
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O que eacute LuzSistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz e um electratildeo em estado excitadohellip
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Espectro Eletromagneacutetico
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Janelas de Transmissatildeo
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wwwlight2015org
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Laboratoacuterio onde se opera o laser maispotente de Portugal 15 terawatts
Laboratoacuterio de Lasers Intensos
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
A MPLIFICATION
S TIMULATED
E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
elh
oEsp
elh
o
EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
elh
o d
e
Tra
nsm
issatilde
o P
arc
ial
Esp
elh
o d
e A
lta
Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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httpsurvincitycom201211laser-us-navy
Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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IrDA
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Concluindo
1431 68 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Material httpssitesgooglecomsiteleinylsonnassau
1431
Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
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Wi-Fi
Li-Fi
Laser
Na proacutexima aula veremos
Redes de Pacotes
Redes Frame-relay
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Alguma Duacutevida
1431
Ateacute a proacutexima aula
leinylsongmailcom
Li-Fi How it Works
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Princiacutepio de Funcionamento do Li-Fi
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Li-Fi LEDs for communication
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Li-Fi LEDs for communication
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Li-Fi LEDs for communication
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Que lampada usar
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Wi-FM
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Benefits of LiFi
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Benefits of LiFi middot Higher speeds than Wi-Fi
middot 10000 times the frequency spectrum of radio
middot More secure because data cannot be intercepted without a clear line of sight
middot Prevents piggybacking
middot Eliminates neighboring network interference
middot Unimpeded by radio interference
middot Does not create interference in sensitive electronics making it better for use in environments like hospitals and aircraft
middot LEDs and different technology researchers have enabled 10 gigabits-per-second (Gbps) which is faster than 80211ad
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Benefits of LiFi
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Um Novo Laser para uma Internet mais Raacutepida
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Li-Fi Vantagens
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vantagens Li-Fi
Aleacutem da vantagem liacutequida de obter uma ligaccedilatildeo agrave Internet a velocidades mais elevadas o oficial principal da ciecircncia refere-se a trecircs outros benefiacutecios que se poderia obter por usar a rede eficiecircncia seguranccedila e disponibilidade
Li-Fi eacute mais eficiente do que o seu homoacutelogo Wi-Fi Uma vez que utiliza lacircmpadas ele vem com praticamente sem custos adicionais Um roteador precisa ser conectado em todos os momentos e exige um monte de eletricidade para permanecer alimentados Eacute do conhecimento comum que lacircmpadas LED satildeo altamente econocircmico nesse sentido de modo que o usuaacuterio final recebe luz e internet ao mesmo tempo
Como mencionado anteriormente a seguranccedila dos dados eacute muito maior com Li-Fi jaacute que a luz eacute praticamente incapaz de penetrar paredes
Aleacutem disso eacute quase impossiacutevel de perder o sinal de rede Uma ampola simples daacute origem a inuacutemeras possibilidades considerando que um usuaacuterio seraacute capaz de usar a rede independentemente da sua localizaccedilatildeo
Li-Fi Vantagens
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Li-Fi Desvantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
existem vaacuterias desvantagens particularmente desde que Li-Fi ainda estaacute em desenvolvimento Por um lado ele natildeo consegue fazer o seu trabalho fora Em segundo lugar talvez uma importante causa de poluiccedilatildeo luminosa Teste ainda estaacute em obras mas pelo menos eacute uma invenccedilatildeo vale a pena olhar para a frente
Mesmo que ainda soa como um sonho muito em breve poderiacuteamos estar entrando em nosso e-mail graccedilas a uma lacircmpada
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O que eacute LuzSistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz e um electratildeo em estado excitadohellip
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Espectro Eletromagneacutetico
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Janelas de Transmissatildeo
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Laboratoacuterio onde se opera o laser maispotente de Portugal 15 terawatts
Laboratoacuterio de Lasers Intensos
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
A MPLIFICATION
S TIMULATED
E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
elh
oEsp
elh
o
EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
elh
o d
e
Tra
nsm
issatilde
o P
arc
ial
Esp
elh
o d
e A
lta
Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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IrDA
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Concluindo
1431 68 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Material httpssitesgooglecomsiteleinylsonnassau
1431
Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Wi-Fi
Li-Fi
Laser
Na proacutexima aula veremos
Redes de Pacotes
Redes Frame-relay
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Alguma Duacutevida
1431
Ateacute a proacutexima aula
leinylsongmailcom
Princiacutepio de Funcionamento do Li-Fi
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Li-Fi LEDs for communication
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Li-Fi LEDs for communication
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Li-Fi LEDs for communication
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Que lampada usar
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Wi-FM
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Benefits of LiFi
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Benefits of LiFi middot Higher speeds than Wi-Fi
middot 10000 times the frequency spectrum of radio
middot More secure because data cannot be intercepted without a clear line of sight
middot Prevents piggybacking
middot Eliminates neighboring network interference
middot Unimpeded by radio interference
middot Does not create interference in sensitive electronics making it better for use in environments like hospitals and aircraft
middot LEDs and different technology researchers have enabled 10 gigabits-per-second (Gbps) which is faster than 80211ad
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Benefits of LiFi
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Um Novo Laser para uma Internet mais Raacutepida
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Li-Fi Vantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
vantagens Li-Fi
Aleacutem da vantagem liacutequida de obter uma ligaccedilatildeo agrave Internet a velocidades mais elevadas o oficial principal da ciecircncia refere-se a trecircs outros benefiacutecios que se poderia obter por usar a rede eficiecircncia seguranccedila e disponibilidade
Li-Fi eacute mais eficiente do que o seu homoacutelogo Wi-Fi Uma vez que utiliza lacircmpadas ele vem com praticamente sem custos adicionais Um roteador precisa ser conectado em todos os momentos e exige um monte de eletricidade para permanecer alimentados Eacute do conhecimento comum que lacircmpadas LED satildeo altamente econocircmico nesse sentido de modo que o usuaacuterio final recebe luz e internet ao mesmo tempo
Como mencionado anteriormente a seguranccedila dos dados eacute muito maior com Li-Fi jaacute que a luz eacute praticamente incapaz de penetrar paredes
Aleacutem disso eacute quase impossiacutevel de perder o sinal de rede Uma ampola simples daacute origem a inuacutemeras possibilidades considerando que um usuaacuterio seraacute capaz de usar a rede independentemente da sua localizaccedilatildeo
Li-Fi Vantagens
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Li-Fi Desvantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
existem vaacuterias desvantagens particularmente desde que Li-Fi ainda estaacute em desenvolvimento Por um lado ele natildeo consegue fazer o seu trabalho fora Em segundo lugar talvez uma importante causa de poluiccedilatildeo luminosa Teste ainda estaacute em obras mas pelo menos eacute uma invenccedilatildeo vale a pena olhar para a frente
Mesmo que ainda soa como um sonho muito em breve poderiacuteamos estar entrando em nosso e-mail graccedilas a uma lacircmpada
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O que eacute LuzSistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz e um electratildeo em estado excitadohellip
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Espectro Eletromagneacutetico
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Janelas de Transmissatildeo
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wwwlight2015org
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Laboratoacuterio onde se opera o laser maispotente de Portugal 15 terawatts
Laboratoacuterio de Lasers Intensos
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
A MPLIFICATION
S TIMULATED
E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
elh
oEsp
elh
o
EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
elh
o d
e
Tra
nsm
issatilde
o P
arc
ial
Esp
elh
o d
e A
lta
Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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httpsurvincitycom201211laser-us-navy
Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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Concluindo
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Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
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Benefits of LiFi middot Higher speeds than Wi-Fi
middot 10000 times the frequency spectrum of radio
middot More secure because data cannot be intercepted without a clear line of sight
middot Prevents piggybacking
middot Eliminates neighboring network interference
middot Unimpeded by radio interference
middot Does not create interference in sensitive electronics making it better for use in environments like hospitals and aircraft
middot LEDs and different technology researchers have enabled 10 gigabits-per-second (Gbps) which is faster than 80211ad
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Benefits of LiFi
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Um Novo Laser para uma Internet mais Raacutepida
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Li-Fi Vantagens
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vantagens Li-Fi
Aleacutem da vantagem liacutequida de obter uma ligaccedilatildeo agrave Internet a velocidades mais elevadas o oficial principal da ciecircncia refere-se a trecircs outros benefiacutecios que se poderia obter por usar a rede eficiecircncia seguranccedila e disponibilidade
Li-Fi eacute mais eficiente do que o seu homoacutelogo Wi-Fi Uma vez que utiliza lacircmpadas ele vem com praticamente sem custos adicionais Um roteador precisa ser conectado em todos os momentos e exige um monte de eletricidade para permanecer alimentados Eacute do conhecimento comum que lacircmpadas LED satildeo altamente econocircmico nesse sentido de modo que o usuaacuterio final recebe luz e internet ao mesmo tempo
Como mencionado anteriormente a seguranccedila dos dados eacute muito maior com Li-Fi jaacute que a luz eacute praticamente incapaz de penetrar paredes
Aleacutem disso eacute quase impossiacutevel de perder o sinal de rede Uma ampola simples daacute origem a inuacutemeras possibilidades considerando que um usuaacuterio seraacute capaz de usar a rede independentemente da sua localizaccedilatildeo
Li-Fi Vantagens
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Li-Fi Desvantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
existem vaacuterias desvantagens particularmente desde que Li-Fi ainda estaacute em desenvolvimento Por um lado ele natildeo consegue fazer o seu trabalho fora Em segundo lugar talvez uma importante causa de poluiccedilatildeo luminosa Teste ainda estaacute em obras mas pelo menos eacute uma invenccedilatildeo vale a pena olhar para a frente
Mesmo que ainda soa como um sonho muito em breve poderiacuteamos estar entrando em nosso e-mail graccedilas a uma lacircmpada
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O que eacute LuzSistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz e um electratildeo em estado excitadohellip
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Espectro Eletromagneacutetico
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Janelas de Transmissatildeo
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Laboratoacuterio onde se opera o laser maispotente de Portugal 15 terawatts
Laboratoacuterio de Lasers Intensos
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
A MPLIFICATION
S TIMULATED
E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
elh
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o
EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Meio Activo
Esp
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ial
Esp
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o d
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Re
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xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
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Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
IrDA
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Concluindo
1431 68 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Material httpssitesgooglecomsiteleinylsonnassau
1431
Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Wi-Fi
Li-Fi
Laser
Na proacutexima aula veremos
Redes de Pacotes
Redes Frame-relay
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Alguma Duacutevida
1431
Ateacute a proacutexima aula
leinylsongmailcom
Li-Fi LEDs for communication
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Li-Fi LEDs for communication
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Que lampada usar
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Wi-FM
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Benefits of LiFi
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Benefits of LiFi middot Higher speeds than Wi-Fi
middot 10000 times the frequency spectrum of radio
middot More secure because data cannot be intercepted without a clear line of sight
middot Prevents piggybacking
middot Eliminates neighboring network interference
middot Unimpeded by radio interference
middot Does not create interference in sensitive electronics making it better for use in environments like hospitals and aircraft
middot LEDs and different technology researchers have enabled 10 gigabits-per-second (Gbps) which is faster than 80211ad
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Benefits of LiFi
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1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Um Novo Laser para uma Internet mais Raacutepida
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Li-Fi Vantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
vantagens Li-Fi
Aleacutem da vantagem liacutequida de obter uma ligaccedilatildeo agrave Internet a velocidades mais elevadas o oficial principal da ciecircncia refere-se a trecircs outros benefiacutecios que se poderia obter por usar a rede eficiecircncia seguranccedila e disponibilidade
Li-Fi eacute mais eficiente do que o seu homoacutelogo Wi-Fi Uma vez que utiliza lacircmpadas ele vem com praticamente sem custos adicionais Um roteador precisa ser conectado em todos os momentos e exige um monte de eletricidade para permanecer alimentados Eacute do conhecimento comum que lacircmpadas LED satildeo altamente econocircmico nesse sentido de modo que o usuaacuterio final recebe luz e internet ao mesmo tempo
Como mencionado anteriormente a seguranccedila dos dados eacute muito maior com Li-Fi jaacute que a luz eacute praticamente incapaz de penetrar paredes
Aleacutem disso eacute quase impossiacutevel de perder o sinal de rede Uma ampola simples daacute origem a inuacutemeras possibilidades considerando que um usuaacuterio seraacute capaz de usar a rede independentemente da sua localizaccedilatildeo
Li-Fi Vantagens
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Li-Fi Desvantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
existem vaacuterias desvantagens particularmente desde que Li-Fi ainda estaacute em desenvolvimento Por um lado ele natildeo consegue fazer o seu trabalho fora Em segundo lugar talvez uma importante causa de poluiccedilatildeo luminosa Teste ainda estaacute em obras mas pelo menos eacute uma invenccedilatildeo vale a pena olhar para a frente
Mesmo que ainda soa como um sonho muito em breve poderiacuteamos estar entrando em nosso e-mail graccedilas a uma lacircmpada
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O que eacute LuzSistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz e um electratildeo em estado excitadohellip
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Espectro Eletromagneacutetico
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Janelas de Transmissatildeo
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wwwlight2015org
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Laboratoacuterio onde se opera o laser maispotente de Portugal 15 terawatts
Laboratoacuterio de Lasers Intensos
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
A MPLIFICATION
S TIMULATED
E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
elh
oEsp
elh
o
EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
elh
o d
e
Tra
nsm
issatilde
o P
arc
ial
Esp
elh
o d
e A
lta
Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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httpsurvincitycom201211laser-us-navy
Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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Concluindo
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Aula baseada no material de
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Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
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Que lampada usar
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Benefits of LiFi
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Benefits of LiFi middot Higher speeds than Wi-Fi
middot 10000 times the frequency spectrum of radio
middot More secure because data cannot be intercepted without a clear line of sight
middot Prevents piggybacking
middot Eliminates neighboring network interference
middot Unimpeded by radio interference
middot Does not create interference in sensitive electronics making it better for use in environments like hospitals and aircraft
middot LEDs and different technology researchers have enabled 10 gigabits-per-second (Gbps) which is faster than 80211ad
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Benefits of LiFi
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Um Novo Laser para uma Internet mais Raacutepida
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Li-Fi Vantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
vantagens Li-Fi
Aleacutem da vantagem liacutequida de obter uma ligaccedilatildeo agrave Internet a velocidades mais elevadas o oficial principal da ciecircncia refere-se a trecircs outros benefiacutecios que se poderia obter por usar a rede eficiecircncia seguranccedila e disponibilidade
Li-Fi eacute mais eficiente do que o seu homoacutelogo Wi-Fi Uma vez que utiliza lacircmpadas ele vem com praticamente sem custos adicionais Um roteador precisa ser conectado em todos os momentos e exige um monte de eletricidade para permanecer alimentados Eacute do conhecimento comum que lacircmpadas LED satildeo altamente econocircmico nesse sentido de modo que o usuaacuterio final recebe luz e internet ao mesmo tempo
Como mencionado anteriormente a seguranccedila dos dados eacute muito maior com Li-Fi jaacute que a luz eacute praticamente incapaz de penetrar paredes
Aleacutem disso eacute quase impossiacutevel de perder o sinal de rede Uma ampola simples daacute origem a inuacutemeras possibilidades considerando que um usuaacuterio seraacute capaz de usar a rede independentemente da sua localizaccedilatildeo
Li-Fi Vantagens
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Li-Fi Desvantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
existem vaacuterias desvantagens particularmente desde que Li-Fi ainda estaacute em desenvolvimento Por um lado ele natildeo consegue fazer o seu trabalho fora Em segundo lugar talvez uma importante causa de poluiccedilatildeo luminosa Teste ainda estaacute em obras mas pelo menos eacute uma invenccedilatildeo vale a pena olhar para a frente
Mesmo que ainda soa como um sonho muito em breve poderiacuteamos estar entrando em nosso e-mail graccedilas a uma lacircmpada
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O que eacute LuzSistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz e um electratildeo em estado excitadohellip
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Espectro Eletromagneacutetico
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Janelas de Transmissatildeo
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Laboratoacuterio onde se opera o laser maispotente de Portugal 15 terawatts
Laboratoacuterio de Lasers Intensos
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
A MPLIFICATION
S TIMULATED
E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
elh
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EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
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nsm
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ial
Esp
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o d
e A
lta
Re
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xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Aplicaccediloes do LASER
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
httpsurvincitycom201211laser-us-navy
Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
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IrDA
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Concluindo
1431 68 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Material httpssitesgooglecomsiteleinylsonnassau
1431
Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Wi-Fi
Li-Fi
Laser
Na proacutexima aula veremos
Redes de Pacotes
Redes Frame-relay
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Alguma Duacutevida
1431
Ateacute a proacutexima aula
leinylsongmailcom
Que lampada usar
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Wi-FM
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Benefits of LiFi
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Benefits of LiFi middot Higher speeds than Wi-Fi
middot 10000 times the frequency spectrum of radio
middot More secure because data cannot be intercepted without a clear line of sight
middot Prevents piggybacking
middot Eliminates neighboring network interference
middot Unimpeded by radio interference
middot Does not create interference in sensitive electronics making it better for use in environments like hospitals and aircraft
middot LEDs and different technology researchers have enabled 10 gigabits-per-second (Gbps) which is faster than 80211ad
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Benefits of LiFi
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
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1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Um Novo Laser para uma Internet mais Raacutepida
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Li-Fi Vantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
vantagens Li-Fi
Aleacutem da vantagem liacutequida de obter uma ligaccedilatildeo agrave Internet a velocidades mais elevadas o oficial principal da ciecircncia refere-se a trecircs outros benefiacutecios que se poderia obter por usar a rede eficiecircncia seguranccedila e disponibilidade
Li-Fi eacute mais eficiente do que o seu homoacutelogo Wi-Fi Uma vez que utiliza lacircmpadas ele vem com praticamente sem custos adicionais Um roteador precisa ser conectado em todos os momentos e exige um monte de eletricidade para permanecer alimentados Eacute do conhecimento comum que lacircmpadas LED satildeo altamente econocircmico nesse sentido de modo que o usuaacuterio final recebe luz e internet ao mesmo tempo
Como mencionado anteriormente a seguranccedila dos dados eacute muito maior com Li-Fi jaacute que a luz eacute praticamente incapaz de penetrar paredes
Aleacutem disso eacute quase impossiacutevel de perder o sinal de rede Uma ampola simples daacute origem a inuacutemeras possibilidades considerando que um usuaacuterio seraacute capaz de usar a rede independentemente da sua localizaccedilatildeo
Li-Fi Vantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Li-Fi Desvantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
existem vaacuterias desvantagens particularmente desde que Li-Fi ainda estaacute em desenvolvimento Por um lado ele natildeo consegue fazer o seu trabalho fora Em segundo lugar talvez uma importante causa de poluiccedilatildeo luminosa Teste ainda estaacute em obras mas pelo menos eacute uma invenccedilatildeo vale a pena olhar para a frente
Mesmo que ainda soa como um sonho muito em breve poderiacuteamos estar entrando em nosso e-mail graccedilas a uma lacircmpada
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O que eacute LuzSistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz e um electratildeo em estado excitadohellip
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Espectro Eletromagneacutetico
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Janelas de Transmissatildeo
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wwwlight2015org
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Laboratoacuterio onde se opera o laser maispotente de Portugal 15 terawatts
Laboratoacuterio de Lasers Intensos
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
A MPLIFICATION
S TIMULATED
E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
elh
oEsp
elh
o
EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
elh
o d
e
Tra
nsm
issatilde
o P
arc
ial
Esp
elh
o d
e A
lta
Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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IrDA
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Concluindo
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Material httpssitesgooglecomsiteleinylsonnassau
1431
Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Wi-Fi
Li-Fi
Laser
Na proacutexima aula veremos
Redes de Pacotes
Redes Frame-relay
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Alguma Duacutevida
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Benefits of LiFi
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Benefits of LiFi middot Higher speeds than Wi-Fi
middot 10000 times the frequency spectrum of radio
middot More secure because data cannot be intercepted without a clear line of sight
middot Prevents piggybacking
middot Eliminates neighboring network interference
middot Unimpeded by radio interference
middot Does not create interference in sensitive electronics making it better for use in environments like hospitals and aircraft
middot LEDs and different technology researchers have enabled 10 gigabits-per-second (Gbps) which is faster than 80211ad
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Benefits of LiFi
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Um Novo Laser para uma Internet mais Raacutepida
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Li-Fi Vantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
vantagens Li-Fi
Aleacutem da vantagem liacutequida de obter uma ligaccedilatildeo agrave Internet a velocidades mais elevadas o oficial principal da ciecircncia refere-se a trecircs outros benefiacutecios que se poderia obter por usar a rede eficiecircncia seguranccedila e disponibilidade
Li-Fi eacute mais eficiente do que o seu homoacutelogo Wi-Fi Uma vez que utiliza lacircmpadas ele vem com praticamente sem custos adicionais Um roteador precisa ser conectado em todos os momentos e exige um monte de eletricidade para permanecer alimentados Eacute do conhecimento comum que lacircmpadas LED satildeo altamente econocircmico nesse sentido de modo que o usuaacuterio final recebe luz e internet ao mesmo tempo
Como mencionado anteriormente a seguranccedila dos dados eacute muito maior com Li-Fi jaacute que a luz eacute praticamente incapaz de penetrar paredes
Aleacutem disso eacute quase impossiacutevel de perder o sinal de rede Uma ampola simples daacute origem a inuacutemeras possibilidades considerando que um usuaacuterio seraacute capaz de usar a rede independentemente da sua localizaccedilatildeo
Li-Fi Vantagens
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Li-Fi Desvantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
existem vaacuterias desvantagens particularmente desde que Li-Fi ainda estaacute em desenvolvimento Por um lado ele natildeo consegue fazer o seu trabalho fora Em segundo lugar talvez uma importante causa de poluiccedilatildeo luminosa Teste ainda estaacute em obras mas pelo menos eacute uma invenccedilatildeo vale a pena olhar para a frente
Mesmo que ainda soa como um sonho muito em breve poderiacuteamos estar entrando em nosso e-mail graccedilas a uma lacircmpada
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O que eacute LuzSistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz e um electratildeo em estado excitadohellip
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Espectro Eletromagneacutetico
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Janelas de Transmissatildeo
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Laboratoacuterio onde se opera o laser maispotente de Portugal 15 terawatts
Laboratoacuterio de Lasers Intensos
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
A MPLIFICATION
S TIMULATED
E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
elh
oEsp
elh
o
EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
elh
o d
e
Tra
nsm
issatilde
o P
arc
ial
Esp
elh
o d
e A
lta
Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz Colimada
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Emissatildeo de Fototildees
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Amplificaccedilatildeo Estimulada
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
httpsurvincitycom201211laser-us-navy
Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
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IrDA
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Concluindo
1431 68 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Material httpssitesgooglecomsiteleinylsonnassau
1431
Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Wi-Fi
Li-Fi
Laser
Na proacutexima aula veremos
Redes de Pacotes
Redes Frame-relay
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Alguma Duacutevida
1431
Ateacute a proacutexima aula
leinylsongmailcom
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Benefits of LiFi
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Benefits of LiFi middot Higher speeds than Wi-Fi
middot 10000 times the frequency spectrum of radio
middot More secure because data cannot be intercepted without a clear line of sight
middot Prevents piggybacking
middot Eliminates neighboring network interference
middot Unimpeded by radio interference
middot Does not create interference in sensitive electronics making it better for use in environments like hospitals and aircraft
middot LEDs and different technology researchers have enabled 10 gigabits-per-second (Gbps) which is faster than 80211ad
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Benefits of LiFi
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Um Novo Laser para uma Internet mais Raacutepida
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Li-Fi Vantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
vantagens Li-Fi
Aleacutem da vantagem liacutequida de obter uma ligaccedilatildeo agrave Internet a velocidades mais elevadas o oficial principal da ciecircncia refere-se a trecircs outros benefiacutecios que se poderia obter por usar a rede eficiecircncia seguranccedila e disponibilidade
Li-Fi eacute mais eficiente do que o seu homoacutelogo Wi-Fi Uma vez que utiliza lacircmpadas ele vem com praticamente sem custos adicionais Um roteador precisa ser conectado em todos os momentos e exige um monte de eletricidade para permanecer alimentados Eacute do conhecimento comum que lacircmpadas LED satildeo altamente econocircmico nesse sentido de modo que o usuaacuterio final recebe luz e internet ao mesmo tempo
Como mencionado anteriormente a seguranccedila dos dados eacute muito maior com Li-Fi jaacute que a luz eacute praticamente incapaz de penetrar paredes
Aleacutem disso eacute quase impossiacutevel de perder o sinal de rede Uma ampola simples daacute origem a inuacutemeras possibilidades considerando que um usuaacuterio seraacute capaz de usar a rede independentemente da sua localizaccedilatildeo
Li-Fi Vantagens
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Li-Fi Desvantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
existem vaacuterias desvantagens particularmente desde que Li-Fi ainda estaacute em desenvolvimento Por um lado ele natildeo consegue fazer o seu trabalho fora Em segundo lugar talvez uma importante causa de poluiccedilatildeo luminosa Teste ainda estaacute em obras mas pelo menos eacute uma invenccedilatildeo vale a pena olhar para a frente
Mesmo que ainda soa como um sonho muito em breve poderiacuteamos estar entrando em nosso e-mail graccedilas a uma lacircmpada
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O que eacute LuzSistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz e um electratildeo em estado excitadohellip
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Espectro Eletromagneacutetico
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Janelas de Transmissatildeo
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wwwlight2015org
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Laboratoacuterio onde se opera o laser maispotente de Portugal 15 terawatts
Laboratoacuterio de Lasers Intensos
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
A MPLIFICATION
S TIMULATED
E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
elh
oEsp
elh
o
EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
elh
o d
e
Tra
nsm
issatilde
o P
arc
ial
Esp
elh
o d
e A
lta
Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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httpsurvincitycom201211laser-us-navy
Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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IrDA
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Concluindo
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Material httpssitesgooglecomsiteleinylsonnassau
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Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
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Wi-Fi
Li-Fi
Laser
Na proacutexima aula veremos
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Alguma Duacutevida
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Benefits of LiFi middot Higher speeds than Wi-Fi
middot 10000 times the frequency spectrum of radio
middot More secure because data cannot be intercepted without a clear line of sight
middot Prevents piggybacking
middot Eliminates neighboring network interference
middot Unimpeded by radio interference
middot Does not create interference in sensitive electronics making it better for use in environments like hospitals and aircraft
middot LEDs and different technology researchers have enabled 10 gigabits-per-second (Gbps) which is faster than 80211ad
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Benefits of LiFi
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Um Novo Laser para uma Internet mais Raacutepida
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Li-Fi Vantagens
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vantagens Li-Fi
Aleacutem da vantagem liacutequida de obter uma ligaccedilatildeo agrave Internet a velocidades mais elevadas o oficial principal da ciecircncia refere-se a trecircs outros benefiacutecios que se poderia obter por usar a rede eficiecircncia seguranccedila e disponibilidade
Li-Fi eacute mais eficiente do que o seu homoacutelogo Wi-Fi Uma vez que utiliza lacircmpadas ele vem com praticamente sem custos adicionais Um roteador precisa ser conectado em todos os momentos e exige um monte de eletricidade para permanecer alimentados Eacute do conhecimento comum que lacircmpadas LED satildeo altamente econocircmico nesse sentido de modo que o usuaacuterio final recebe luz e internet ao mesmo tempo
Como mencionado anteriormente a seguranccedila dos dados eacute muito maior com Li-Fi jaacute que a luz eacute praticamente incapaz de penetrar paredes
Aleacutem disso eacute quase impossiacutevel de perder o sinal de rede Uma ampola simples daacute origem a inuacutemeras possibilidades considerando que um usuaacuterio seraacute capaz de usar a rede independentemente da sua localizaccedilatildeo
Li-Fi Vantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Li-Fi Desvantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
existem vaacuterias desvantagens particularmente desde que Li-Fi ainda estaacute em desenvolvimento Por um lado ele natildeo consegue fazer o seu trabalho fora Em segundo lugar talvez uma importante causa de poluiccedilatildeo luminosa Teste ainda estaacute em obras mas pelo menos eacute uma invenccedilatildeo vale a pena olhar para a frente
Mesmo que ainda soa como um sonho muito em breve poderiacuteamos estar entrando em nosso e-mail graccedilas a uma lacircmpada
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O que eacute LuzSistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz e um electratildeo em estado excitadohellip
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Espectro Eletromagneacutetico
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Janelas de Transmissatildeo
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Laboratoacuterio onde se opera o laser maispotente de Portugal 15 terawatts
Laboratoacuterio de Lasers Intensos
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
A MPLIFICATION
S TIMULATED
E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
elh
oEsp
elh
o
EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
elh
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Tra
nsm
issatilde
o P
arc
ial
Esp
elh
o d
e A
lta
Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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httpsurvincitycom201211laser-us-navy
Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
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IrDA
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Concluindo
1431 68 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Material httpssitesgooglecomsiteleinylsonnassau
1431
Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Wi-Fi
Li-Fi
Laser
Na proacutexima aula veremos
Redes de Pacotes
Redes Frame-relay
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Alguma Duacutevida
1431
Ateacute a proacutexima aula
leinylsongmailcom
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Benefits of LiFi
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1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Um Novo Laser para uma Internet mais Raacutepida
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Li-Fi Vantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
vantagens Li-Fi
Aleacutem da vantagem liacutequida de obter uma ligaccedilatildeo agrave Internet a velocidades mais elevadas o oficial principal da ciecircncia refere-se a trecircs outros benefiacutecios que se poderia obter por usar a rede eficiecircncia seguranccedila e disponibilidade
Li-Fi eacute mais eficiente do que o seu homoacutelogo Wi-Fi Uma vez que utiliza lacircmpadas ele vem com praticamente sem custos adicionais Um roteador precisa ser conectado em todos os momentos e exige um monte de eletricidade para permanecer alimentados Eacute do conhecimento comum que lacircmpadas LED satildeo altamente econocircmico nesse sentido de modo que o usuaacuterio final recebe luz e internet ao mesmo tempo
Como mencionado anteriormente a seguranccedila dos dados eacute muito maior com Li-Fi jaacute que a luz eacute praticamente incapaz de penetrar paredes
Aleacutem disso eacute quase impossiacutevel de perder o sinal de rede Uma ampola simples daacute origem a inuacutemeras possibilidades considerando que um usuaacuterio seraacute capaz de usar a rede independentemente da sua localizaccedilatildeo
Li-Fi Vantagens
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Li-Fi Desvantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
existem vaacuterias desvantagens particularmente desde que Li-Fi ainda estaacute em desenvolvimento Por um lado ele natildeo consegue fazer o seu trabalho fora Em segundo lugar talvez uma importante causa de poluiccedilatildeo luminosa Teste ainda estaacute em obras mas pelo menos eacute uma invenccedilatildeo vale a pena olhar para a frente
Mesmo que ainda soa como um sonho muito em breve poderiacuteamos estar entrando em nosso e-mail graccedilas a uma lacircmpada
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O que eacute LuzSistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz e um electratildeo em estado excitadohellip
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Espectro Eletromagneacutetico
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Janelas de Transmissatildeo
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wwwlight2015org
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Laboratoacuterio onde se opera o laser maispotente de Portugal 15 terawatts
Laboratoacuterio de Lasers Intensos
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
A MPLIFICATION
S TIMULATED
E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
elh
oEsp
elh
o
EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
elh
o d
e
Tra
nsm
issatilde
o P
arc
ial
Esp
elh
o d
e A
lta
Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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IrDA
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Concluindo
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Material httpssitesgooglecomsiteleinylsonnassau
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Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
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Wi-Fi
Li-Fi
Laser
Na proacutexima aula veremos
Redes de Pacotes
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Alguma Duacutevida
1431
Ateacute a proacutexima aula
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Um Novo Laser para uma Internet mais Raacutepida
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Li-Fi Vantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
vantagens Li-Fi
Aleacutem da vantagem liacutequida de obter uma ligaccedilatildeo agrave Internet a velocidades mais elevadas o oficial principal da ciecircncia refere-se a trecircs outros benefiacutecios que se poderia obter por usar a rede eficiecircncia seguranccedila e disponibilidade
Li-Fi eacute mais eficiente do que o seu homoacutelogo Wi-Fi Uma vez que utiliza lacircmpadas ele vem com praticamente sem custos adicionais Um roteador precisa ser conectado em todos os momentos e exige um monte de eletricidade para permanecer alimentados Eacute do conhecimento comum que lacircmpadas LED satildeo altamente econocircmico nesse sentido de modo que o usuaacuterio final recebe luz e internet ao mesmo tempo
Como mencionado anteriormente a seguranccedila dos dados eacute muito maior com Li-Fi jaacute que a luz eacute praticamente incapaz de penetrar paredes
Aleacutem disso eacute quase impossiacutevel de perder o sinal de rede Uma ampola simples daacute origem a inuacutemeras possibilidades considerando que um usuaacuterio seraacute capaz de usar a rede independentemente da sua localizaccedilatildeo
Li-Fi Vantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Li-Fi Desvantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
existem vaacuterias desvantagens particularmente desde que Li-Fi ainda estaacute em desenvolvimento Por um lado ele natildeo consegue fazer o seu trabalho fora Em segundo lugar talvez uma importante causa de poluiccedilatildeo luminosa Teste ainda estaacute em obras mas pelo menos eacute uma invenccedilatildeo vale a pena olhar para a frente
Mesmo que ainda soa como um sonho muito em breve poderiacuteamos estar entrando em nosso e-mail graccedilas a uma lacircmpada
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O que eacute LuzSistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz e um electratildeo em estado excitadohellip
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Espectro Eletromagneacutetico
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Janelas de Transmissatildeo
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Laboratoacuterio onde se opera o laser maispotente de Portugal 15 terawatts
Laboratoacuterio de Lasers Intensos
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
A MPLIFICATION
S TIMULATED
E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
elh
oEsp
elh
o
EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
elh
o d
e
Tra
nsm
issatilde
o P
arc
ial
Esp
elh
o d
e A
lta
Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Amplificaccedilatildeo Estimulada
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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httpsurvincitycom201211laser-us-navy
Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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IrDA
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Concluindo
1431 68 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Material httpssitesgooglecomsiteleinylsonnassau
1431
Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Wi-Fi
Li-Fi
Laser
Na proacutexima aula veremos
Redes de Pacotes
Redes Frame-relay
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Alguma Duacutevida
1431
Ateacute a proacutexima aula
leinylsongmailcom
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1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Um Novo Laser para uma Internet mais Raacutepida
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Li-Fi Vantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
vantagens Li-Fi
Aleacutem da vantagem liacutequida de obter uma ligaccedilatildeo agrave Internet a velocidades mais elevadas o oficial principal da ciecircncia refere-se a trecircs outros benefiacutecios que se poderia obter por usar a rede eficiecircncia seguranccedila e disponibilidade
Li-Fi eacute mais eficiente do que o seu homoacutelogo Wi-Fi Uma vez que utiliza lacircmpadas ele vem com praticamente sem custos adicionais Um roteador precisa ser conectado em todos os momentos e exige um monte de eletricidade para permanecer alimentados Eacute do conhecimento comum que lacircmpadas LED satildeo altamente econocircmico nesse sentido de modo que o usuaacuterio final recebe luz e internet ao mesmo tempo
Como mencionado anteriormente a seguranccedila dos dados eacute muito maior com Li-Fi jaacute que a luz eacute praticamente incapaz de penetrar paredes
Aleacutem disso eacute quase impossiacutevel de perder o sinal de rede Uma ampola simples daacute origem a inuacutemeras possibilidades considerando que um usuaacuterio seraacute capaz de usar a rede independentemente da sua localizaccedilatildeo
Li-Fi Vantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Li-Fi Desvantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
existem vaacuterias desvantagens particularmente desde que Li-Fi ainda estaacute em desenvolvimento Por um lado ele natildeo consegue fazer o seu trabalho fora Em segundo lugar talvez uma importante causa de poluiccedilatildeo luminosa Teste ainda estaacute em obras mas pelo menos eacute uma invenccedilatildeo vale a pena olhar para a frente
Mesmo que ainda soa como um sonho muito em breve poderiacuteamos estar entrando em nosso e-mail graccedilas a uma lacircmpada
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O que eacute LuzSistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz e um electratildeo em estado excitadohellip
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Espectro Eletromagneacutetico
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Janelas de Transmissatildeo
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wwwlight2015org
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Laboratoacuterio onde se opera o laser maispotente de Portugal 15 terawatts
Laboratoacuterio de Lasers Intensos
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
A MPLIFICATION
S TIMULATED
E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
elh
oEsp
elh
o
EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
elh
o d
e
Tra
nsm
issatilde
o P
arc
ial
Esp
elh
o d
e A
lta
Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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httpsurvincitycom201211laser-us-navy
Aplicaccediloes do LASER
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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IrDA
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Concluindo
1431 68 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Material httpssitesgooglecomsiteleinylsonnassau
1431
Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Wi-Fi
Li-Fi
Laser
Na proacutexima aula veremos
Redes de Pacotes
Redes Frame-relay
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Alguma Duacutevida
1431
Ateacute a proacutexima aula
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Um Novo Laser para uma Internet mais Raacutepida
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Li-Fi Vantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
vantagens Li-Fi
Aleacutem da vantagem liacutequida de obter uma ligaccedilatildeo agrave Internet a velocidades mais elevadas o oficial principal da ciecircncia refere-se a trecircs outros benefiacutecios que se poderia obter por usar a rede eficiecircncia seguranccedila e disponibilidade
Li-Fi eacute mais eficiente do que o seu homoacutelogo Wi-Fi Uma vez que utiliza lacircmpadas ele vem com praticamente sem custos adicionais Um roteador precisa ser conectado em todos os momentos e exige um monte de eletricidade para permanecer alimentados Eacute do conhecimento comum que lacircmpadas LED satildeo altamente econocircmico nesse sentido de modo que o usuaacuterio final recebe luz e internet ao mesmo tempo
Como mencionado anteriormente a seguranccedila dos dados eacute muito maior com Li-Fi jaacute que a luz eacute praticamente incapaz de penetrar paredes
Aleacutem disso eacute quase impossiacutevel de perder o sinal de rede Uma ampola simples daacute origem a inuacutemeras possibilidades considerando que um usuaacuterio seraacute capaz de usar a rede independentemente da sua localizaccedilatildeo
Li-Fi Vantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Li-Fi Desvantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
existem vaacuterias desvantagens particularmente desde que Li-Fi ainda estaacute em desenvolvimento Por um lado ele natildeo consegue fazer o seu trabalho fora Em segundo lugar talvez uma importante causa de poluiccedilatildeo luminosa Teste ainda estaacute em obras mas pelo menos eacute uma invenccedilatildeo vale a pena olhar para a frente
Mesmo que ainda soa como um sonho muito em breve poderiacuteamos estar entrando em nosso e-mail graccedilas a uma lacircmpada
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O que eacute LuzSistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz e um electratildeo em estado excitadohellip
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Espectro Eletromagneacutetico
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Janelas de Transmissatildeo
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Laboratoacuterio onde se opera o laser maispotente de Portugal 15 terawatts
Laboratoacuterio de Lasers Intensos
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
A MPLIFICATION
S TIMULATED
E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
elh
oEsp
elh
o
EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
elh
o d
e
Tra
nsm
issatilde
o P
arc
ial
Esp
elh
o d
e A
lta
Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Aplicaccediloes do LASER
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
httpsurvincitycom201211laser-us-navy
Aplicaccediloes do LASER
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
IrDA
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Concluindo
1431 68 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Material httpssitesgooglecomsiteleinylsonnassau
1431
Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Wi-Fi
Li-Fi
Laser
Na proacutexima aula veremos
Redes de Pacotes
Redes Frame-relay
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Alguma Duacutevida
1431
Ateacute a proacutexima aula
leinylsongmailcom
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Um Novo Laser para uma Internet mais Raacutepida
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Li-Fi Vantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
vantagens Li-Fi
Aleacutem da vantagem liacutequida de obter uma ligaccedilatildeo agrave Internet a velocidades mais elevadas o oficial principal da ciecircncia refere-se a trecircs outros benefiacutecios que se poderia obter por usar a rede eficiecircncia seguranccedila e disponibilidade
Li-Fi eacute mais eficiente do que o seu homoacutelogo Wi-Fi Uma vez que utiliza lacircmpadas ele vem com praticamente sem custos adicionais Um roteador precisa ser conectado em todos os momentos e exige um monte de eletricidade para permanecer alimentados Eacute do conhecimento comum que lacircmpadas LED satildeo altamente econocircmico nesse sentido de modo que o usuaacuterio final recebe luz e internet ao mesmo tempo
Como mencionado anteriormente a seguranccedila dos dados eacute muito maior com Li-Fi jaacute que a luz eacute praticamente incapaz de penetrar paredes
Aleacutem disso eacute quase impossiacutevel de perder o sinal de rede Uma ampola simples daacute origem a inuacutemeras possibilidades considerando que um usuaacuterio seraacute capaz de usar a rede independentemente da sua localizaccedilatildeo
Li-Fi Vantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Li-Fi Desvantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
existem vaacuterias desvantagens particularmente desde que Li-Fi ainda estaacute em desenvolvimento Por um lado ele natildeo consegue fazer o seu trabalho fora Em segundo lugar talvez uma importante causa de poluiccedilatildeo luminosa Teste ainda estaacute em obras mas pelo menos eacute uma invenccedilatildeo vale a pena olhar para a frente
Mesmo que ainda soa como um sonho muito em breve poderiacuteamos estar entrando em nosso e-mail graccedilas a uma lacircmpada
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O que eacute LuzSistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz e um electratildeo em estado excitadohellip
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Espectro Eletromagneacutetico
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Janelas de Transmissatildeo
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wwwlight2015org
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Laboratoacuterio onde se opera o laser maispotente de Portugal 15 terawatts
Laboratoacuterio de Lasers Intensos
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
A MPLIFICATION
S TIMULATED
E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
elh
oEsp
elh
o
EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
elh
o d
e
Tra
nsm
issatilde
o P
arc
ial
Esp
elh
o d
e A
lta
Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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IrDA
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Concluindo
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Material httpssitesgooglecomsiteleinylsonnassau
1431
Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Wi-Fi
Li-Fi
Laser
Na proacutexima aula veremos
Redes de Pacotes
Redes Frame-relay
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Alguma Duacutevida
1431
Ateacute a proacutexima aula
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Um Novo Laser para uma Internet mais Raacutepida
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Li-Fi Vantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
vantagens Li-Fi
Aleacutem da vantagem liacutequida de obter uma ligaccedilatildeo agrave Internet a velocidades mais elevadas o oficial principal da ciecircncia refere-se a trecircs outros benefiacutecios que se poderia obter por usar a rede eficiecircncia seguranccedila e disponibilidade
Li-Fi eacute mais eficiente do que o seu homoacutelogo Wi-Fi Uma vez que utiliza lacircmpadas ele vem com praticamente sem custos adicionais Um roteador precisa ser conectado em todos os momentos e exige um monte de eletricidade para permanecer alimentados Eacute do conhecimento comum que lacircmpadas LED satildeo altamente econocircmico nesse sentido de modo que o usuaacuterio final recebe luz e internet ao mesmo tempo
Como mencionado anteriormente a seguranccedila dos dados eacute muito maior com Li-Fi jaacute que a luz eacute praticamente incapaz de penetrar paredes
Aleacutem disso eacute quase impossiacutevel de perder o sinal de rede Uma ampola simples daacute origem a inuacutemeras possibilidades considerando que um usuaacuterio seraacute capaz de usar a rede independentemente da sua localizaccedilatildeo
Li-Fi Vantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Li-Fi Desvantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
existem vaacuterias desvantagens particularmente desde que Li-Fi ainda estaacute em desenvolvimento Por um lado ele natildeo consegue fazer o seu trabalho fora Em segundo lugar talvez uma importante causa de poluiccedilatildeo luminosa Teste ainda estaacute em obras mas pelo menos eacute uma invenccedilatildeo vale a pena olhar para a frente
Mesmo que ainda soa como um sonho muito em breve poderiacuteamos estar entrando em nosso e-mail graccedilas a uma lacircmpada
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O que eacute LuzSistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz e um electratildeo em estado excitadohellip
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Espectro Eletromagneacutetico
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Janelas de Transmissatildeo
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Laboratoacuterio onde se opera o laser maispotente de Portugal 15 terawatts
Laboratoacuterio de Lasers Intensos
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
A MPLIFICATION
S TIMULATED
E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
elh
oEsp
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o
EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
elh
o d
e
Tra
nsm
issatilde
o P
arc
ial
Esp
elh
o d
e A
lta
Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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httpsurvincitycom201211laser-us-navy
Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
IrDA
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Concluindo
1431 68 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Material httpssitesgooglecomsiteleinylsonnassau
1431
Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Wi-Fi
Li-Fi
Laser
Na proacutexima aula veremos
Redes de Pacotes
Redes Frame-relay
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Alguma Duacutevida
1431
Ateacute a proacutexima aula
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Li-Fi Vantagens
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vantagens Li-Fi
Aleacutem da vantagem liacutequida de obter uma ligaccedilatildeo agrave Internet a velocidades mais elevadas o oficial principal da ciecircncia refere-se a trecircs outros benefiacutecios que se poderia obter por usar a rede eficiecircncia seguranccedila e disponibilidade
Li-Fi eacute mais eficiente do que o seu homoacutelogo Wi-Fi Uma vez que utiliza lacircmpadas ele vem com praticamente sem custos adicionais Um roteador precisa ser conectado em todos os momentos e exige um monte de eletricidade para permanecer alimentados Eacute do conhecimento comum que lacircmpadas LED satildeo altamente econocircmico nesse sentido de modo que o usuaacuterio final recebe luz e internet ao mesmo tempo
Como mencionado anteriormente a seguranccedila dos dados eacute muito maior com Li-Fi jaacute que a luz eacute praticamente incapaz de penetrar paredes
Aleacutem disso eacute quase impossiacutevel de perder o sinal de rede Uma ampola simples daacute origem a inuacutemeras possibilidades considerando que um usuaacuterio seraacute capaz de usar a rede independentemente da sua localizaccedilatildeo
Li-Fi Vantagens
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Li-Fi Desvantagens
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
existem vaacuterias desvantagens particularmente desde que Li-Fi ainda estaacute em desenvolvimento Por um lado ele natildeo consegue fazer o seu trabalho fora Em segundo lugar talvez uma importante causa de poluiccedilatildeo luminosa Teste ainda estaacute em obras mas pelo menos eacute uma invenccedilatildeo vale a pena olhar para a frente
Mesmo que ainda soa como um sonho muito em breve poderiacuteamos estar entrando em nosso e-mail graccedilas a uma lacircmpada
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O que eacute LuzSistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz e um electratildeo em estado excitadohellip
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Espectro Eletromagneacutetico
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Janelas de Transmissatildeo
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wwwlight2015org
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Laboratoacuterio onde se opera o laser maispotente de Portugal 15 terawatts
Laboratoacuterio de Lasers Intensos
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
A MPLIFICATION
S TIMULATED
E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
elh
oEsp
elh
o
EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
elh
o d
e
Tra
nsm
issatilde
o P
arc
ial
Esp
elh
o d
e A
lta
Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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httpsurvincitycom201211laser-us-navy
Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
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Redes de Pacotes
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Li-Fi Vantagens
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Li-Fi Desvantagens
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existem vaacuterias desvantagens particularmente desde que Li-Fi ainda estaacute em desenvolvimento Por um lado ele natildeo consegue fazer o seu trabalho fora Em segundo lugar talvez uma importante causa de poluiccedilatildeo luminosa Teste ainda estaacute em obras mas pelo menos eacute uma invenccedilatildeo vale a pena olhar para a frente
Mesmo que ainda soa como um sonho muito em breve poderiacuteamos estar entrando em nosso e-mail graccedilas a uma lacircmpada
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O que eacute LuzSistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz e um electratildeo em estado excitadohellip
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Laboratoacuterio de Lasers Intensos
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
A MPLIFICATION
S TIMULATED
E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
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Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
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O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
elh
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issatilde
o P
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ial
Esp
elh
o d
e A
lta
Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
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Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
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2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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Li-Fi Desvantagens
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existem vaacuterias desvantagens particularmente desde que Li-Fi ainda estaacute em desenvolvimento Por um lado ele natildeo consegue fazer o seu trabalho fora Em segundo lugar talvez uma importante causa de poluiccedilatildeo luminosa Teste ainda estaacute em obras mas pelo menos eacute uma invenccedilatildeo vale a pena olhar para a frente
Mesmo que ainda soa como um sonho muito em breve poderiacuteamos estar entrando em nosso e-mail graccedilas a uma lacircmpada
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O que eacute LuzSistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz e um electratildeo em estado excitadohellip
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Laboratoacuterio de Lasers Intensos
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
A MPLIFICATION
S TIMULATED
E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
elh
oEsp
elh
o
EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
elh
o d
e
Tra
nsm
issatilde
o P
arc
ial
Esp
elh
o d
e A
lta
Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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httpsurvincitycom201211laser-us-navy
Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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IrDA
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Concluindo
1431 68 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Material httpssitesgooglecomsiteleinylsonnassau
1431
Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Wi-Fi
Li-Fi
Laser
Na proacutexima aula veremos
Redes de Pacotes
Redes Frame-relay
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Alguma Duacutevida
1431
Ateacute a proacutexima aula
leinylsongmailcom
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O que eacute LuzSistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz e um electratildeo em estado excitadohellip
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Espectro Eletromagneacutetico
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Janelas de Transmissatildeo
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Laboratoacuterio onde se opera o laser maispotente de Portugal 15 terawatts
Laboratoacuterio de Lasers Intensos
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
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E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
elh
oEsp
elh
o
EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
elh
o d
e
Tra
nsm
issatilde
o P
arc
ial
Esp
elh
o d
e A
lta
Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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Material httpssitesgooglecomsiteleinylsonnassau
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Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
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Wi-Fi
Li-Fi
Laser
Na proacutexima aula veremos
Redes de Pacotes
Redes Frame-relay
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Alguma Duacutevida
1431
Ateacute a proacutexima aula
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O que eacute LuzSistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Luz e um electratildeo em estado excitadohellip
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Espectro Eletromagneacutetico
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Janelas de Transmissatildeo
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Laboratoacuterio onde se opera o laser maispotente de Portugal 15 terawatts
Laboratoacuterio de Lasers Intensos
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
A MPLIFICATION
S TIMULATED
E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
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O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
elh
o d
e
Tra
nsm
issatilde
o P
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ial
Esp
elh
o d
e A
lta
Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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httpsurvincitycom201211laser-us-navy
Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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IrDA
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Concluindo
1431 68 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Material httpssitesgooglecomsiteleinylsonnassau
1431
Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Wi-Fi
Li-Fi
Laser
Na proacutexima aula veremos
Redes de Pacotes
Redes Frame-relay
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Alguma Duacutevida
1431
Ateacute a proacutexima aula
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Luz e um electratildeo em estado excitadohellip
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Espectro Eletromagneacutetico
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Janelas de Transmissatildeo
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Laboratoacuterio onde se opera o laser maispotente de Portugal 15 terawatts
Laboratoacuterio de Lasers Intensos
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
A MPLIFICATION
S TIMULATED
E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
elh
oEsp
elh
o
EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
elh
o d
e
Tra
nsm
issatilde
o P
arc
ial
Esp
elh
o d
e A
lta
Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
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Laser de Rubi
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Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
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Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
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O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
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Tra
nsm
issatilde
o P
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ial
Esp
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o d
e A
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Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
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B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
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(Albert Einstein 1917)
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
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Laser de Rubi
Laser TiSafira
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Aplicaccediloes do LASER
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O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
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2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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Alguma Duacutevida
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Coerente
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
elh
oEsp
elh
o
EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
elh
o d
e
Tra
nsm
issatilde
o P
arc
ial
Esp
elh
o d
e A
lta
Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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httpsurvincitycom201211laser-us-navy
Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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IrDA
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Concluindo
1431 68 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Material httpssitesgooglecomsiteleinylsonnassau
1431
Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Wi-Fi
Li-Fi
Laser
Na proacutexima aula veremos
Redes de Pacotes
Redes Frame-relay
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Alguma Duacutevida
1431
Ateacute a proacutexima aula
leinylsongmailcom
wwwlight2015org
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Laboratoacuterio onde se opera o laser maispotente de Portugal 15 terawatts
Laboratoacuterio de Lasers Intensos
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
A MPLIFICATION
S TIMULATED
E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
elh
oEsp
elh
o
EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
elh
o d
e
Tra
nsm
issatilde
o P
arc
ial
Esp
elh
o d
e A
lta
Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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Concluindo
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Material httpssitesgooglecomsiteleinylsonnassau
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Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Wi-Fi
Li-Fi
Laser
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Redes de Pacotes
Redes Frame-relay
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Alguma Duacutevida
1431
Ateacute a proacutexima aula
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Laboratoacuterio onde se opera o laser maispotente de Portugal 15 terawatts
Laboratoacuterio de Lasers Intensos
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
A MPLIFICATION
S TIMULATED
E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
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O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
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o d
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o d
e A
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o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
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Diodos Laser
Laser de Rubi
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httpsurvincitycom201211laser-us-navy
Aplicaccediloes do LASER
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
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IrDA
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Concluindo
1431 68 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Material httpssitesgooglecomsiteleinylsonnassau
1431
Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Wi-Fi
Li-Fi
Laser
Na proacutexima aula veremos
Redes de Pacotes
Redes Frame-relay
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Alguma Duacutevida
1431
Ateacute a proacutexima aula
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Laboratoacuterio onde se opera o laser maispotente de Portugal 15 terawatts
Laboratoacuterio de Lasers Intensos
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
A MPLIFICATION
S TIMULATED
E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
elh
oEsp
elh
o
EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
elh
o d
e
Tra
nsm
issatilde
o P
arc
ial
Esp
elh
o d
e A
lta
Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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LASER eacute um tipo de luz com um conjuntouacutenico de propriedades
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L IGTH
A MPLIFICATION
S TIMULATED
E MISSION
R ADIATION
Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
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oEsp
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EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
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Tra
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o P
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o d
e A
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o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
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Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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Concluindo
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Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Wi-Fi
Li-Fi
Laser
Na proacutexima aula veremos
Redes de Pacotes
Redes Frame-relay
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Alguma Duacutevida
1431
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Propriedades da Luz Laser Direcional
Monocromaacutetica
Coerente
Polarizada
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
elh
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EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
elh
o d
e
Tra
nsm
issatilde
o P
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ial
Esp
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Re
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xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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httpsurvincitycom201211laser-us-navy
Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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IrDA
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Concluindo
1431 68 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Material httpssitesgooglecomsiteleinylsonnassau
1431
Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Wi-Fi
Li-Fi
Laser
Na proacutexima aula veremos
Redes de Pacotes
Redes Frame-relay
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Alguma Duacutevida
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Ateacute a proacutexima aula
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DirecionalA luz de um laser (quase) natildeo se ldquoexpanderdquo comparada com uma fonte de luz normal
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
elh
oEsp
elh
o
EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
elh
o d
e
Tra
nsm
issatilde
o P
arc
ial
Esp
elh
o d
e A
lta
Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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A
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B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Diodos Laser
Laser de Rubi
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Aplicaccediloes do LASER
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O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
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Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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MonocromaacuteticaA radiaccedilatildeo que ocorre a um uacutenico comprimento de onda ou cor
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
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o
EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
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o d
e
Tra
nsm
issatilde
o P
arc
ial
Esp
elh
o d
e A
lta
Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
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(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
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Diodos Laser
Laser de Rubi
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Aplicaccediloes do LASER
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O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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1981
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Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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MonocromaacuteticaSignifica que eacute constituiacuteda por uma uacutenica cor
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
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Encarnado
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CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
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niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
elh
o d
e
Tra
nsm
issatilde
o P
arc
ial
Esp
elh
o d
e A
lta
Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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httpsurvincitycom201211laser-us-navy
Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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IrDA
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Concluindo
1431 68 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Material httpssitesgooglecomsiteleinylsonnassau
1431
Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Wi-Fi
Li-Fi
Laser
Na proacutexima aula veremos
Redes de Pacotes
Redes Frame-relay
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Alguma Duacutevida
1431
Ateacute a proacutexima aula
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MonocromaacuteticaTem uma uacutenica cor bem definida comparada com uma fonte de luz tradicional
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Monocromaacutetica
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Luz Branca
Luz Laser
Encarnado
AmareloVerdeAzulVioleta
CoerenteExiste uma ldquosincronizaccedilatildeordquo de oscilaccedilatildeo no espaccedilo e no tempo
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
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oEsp
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o
EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
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o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Fonte
Aacuterea alvo
A
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Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Fonte de Alimentaccedilatildeo
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Aplicaccediloes do LASER
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O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
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Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
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O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
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o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
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Laser de Rubi
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Aplicaccediloes do LASER
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O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
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Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
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=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
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que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
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comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
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Re
fle
xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
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Luz Colimada
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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httpsurvincitycom201211laser-us-navy
Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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IrDA
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Concluindo
1431 68 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Material httpssitesgooglecomsiteleinylsonnassau
1431
Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Wi-Fi
Li-Fi
Laser
Na proacutexima aula veremos
Redes de Pacotes
Redes Frame-relay
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Alguma Duacutevida
1431
Ateacute a proacutexima aula
leinylsongmailcom
Luz Coerente
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Luz Colimada
Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
elh
oEsp
elh
o
EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
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o d
e
Tra
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o P
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ial
Esp
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o d
e A
lta
Re
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xatilde
o
Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Fonte
Aacuterea alvo
A
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Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
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Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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Coerente Isso significa que todas as ondas vibram em fase construtivamente reforccedilando cada onda
adjacente
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Interferecircncia ConstrutivaLuz Coerente
Interferecircncia DestrutivaLuz Incoerente
=
=
Processo de Amplificaccedilatildeo da Luz
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
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oEsp
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EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
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Esp
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Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
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Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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Aplicaccediloes do LASER
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O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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Aula baseada no material de
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Alguma Duacutevida
1431
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Absorccedilatildeo
hellipde 1 fotatildeo com energia ΔE = hν
= E2 ndash E1 aacutetomo transita para um
estado excitado
Antes Depois
Emissatildeo espontacircnea
Um aacutetomo num estado excitado tem uma
probabilidade constante de transitar para um
estado inferior emitindo 1 fotatildeo de ΔE
Emissatildeo estimulada
Um aacutetomo excitado + fotatildeo incidente
aumento da probabilidade da emissatildeo de
Fotatildeo emitido eacute idecircntico ao incidente
Amplificaccedilatildeo da luz
O Legado de Einstien
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Esp
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O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
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o d
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o P
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Esp
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Re
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Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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httpsurvincitycom201211laser-us-navy
Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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IrDA
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Concluindo
1431 68 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Material httpssitesgooglecomsiteleinylsonnassau
1431
Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
1431 Sistemas de Telecomunicaccedilotildees Aula 13 ndash Wi-Fi Li-Fi e Laser
Wi-Fi
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Laser
Na proacutexima aula veremos
Redes de Pacotes
Redes Frame-relay
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Alguma Duacutevida
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Ateacute a proacutexima aula
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O Legado de Einstien
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Esp
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oEsp
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EE
O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
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Tra
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o P
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Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
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Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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O electratildeo eacute Bombeado para um
niacutevel de energia superior
O niacutevel Bombeado eacute instaacutevel pelo
que o electratildeo logo salta para um
niacutevel ligeiramente inferior
O electratildeo relaxa para um niacutevel
inferior de energia libertando um
fotatildeo
Luz e um electratildeo em estado
excitadohellip
hellipProduz dois fototildees do mesmo
comprimento de onda e com a mesma
fase
Os espelhos reflectem parcialmente
os fototildees hellip emissatildeo estimuladahellip
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Mecanismo de Excitaccedilatildeo
Meio Activo
Esp
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Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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Luz Colimada
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A
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PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Absorccedilatildeo
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Emissatildeo
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(Albert Einstein 1917)
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Cristal de Rubi
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
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Diodos Laser
Laser de Rubi
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Aplicaccediloes do LASER
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Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
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1981
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Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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o P
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o d
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Mecanismo de Realimentaccedilatildeo
1 Meio activo (ganho) que pode amplificar a luz que passa atraveacutes dele
2 Fonte de energia da bomba para criar uma inversatildeo de populaccedilatildeo em meio de ganho
3 Dois espelhos que formam uma cavidade ressonante
O laser soacute pode funcionar se a energia do feixe
aumentar a cada passagem pelo meio activo
O Legado de Einstien (Amplificaccedilao da Luz)
Polarizada Colimada Eacute a fonte luminosa mais colimada
que existe o desvio de um feixe de Laser rondamediamente o mileacutesimo de radiano
Significa que depois de ter percorrido milmetros o feixe fica com cerca de um metro dediacircmetro somente
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B
PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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(Albert Einstein 1917)
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O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
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Laser de Rubi
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Aplicaccediloes do LASER
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O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
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1981
1989
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Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
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PolarizadaO campo eleacutetrico de um feixe laser oscila numa direccedilatildeo bem definida
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Emissatildeo de Fototildees
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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Material httpssitesgooglecomsiteleinylsonnassau
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Aula baseada no material de
Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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Nesta aula aprendemos
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Na proacutexima aula veremos
Redes de Pacotes
Redes Frame-relay
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Fonte
Aacuterea alvo
A
Fonte
Lente de colimaccedilatildeo
B
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ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
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Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
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O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
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Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
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Redes de Pacotes
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Absorccedilatildeo
Espontacircnea
Emissatildeo
Espontacircnea
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Estimulada
(Albert Einstein 1917)
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Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Condiccedilatildeo necessaacuteria ao equiliacutebrio teacutermico da radiaccedilatildeo com amateacuteria Einstein descobriu atraveacutes de consideraccedilotildees teoacutericas quenatildeo apenas um aacutetomo absorve um fotatildeo incidente e o reemite aoacaso apoacutes certo tempo mas que tambeacutem este mesmo aacutetomo podereemitir um outro fotatildeo devido aacute interaccedilatildeo (excitaccedilatildeo) do fotatildeoincidente absorvido
O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
Amplificaccedilatildeo Estimulada
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Theodore MaimanHughes Research Labs (USA)
Natildeo haacute espelhos - o proacuteprio cristal de rubiestaacute talhado de forma a criar uma cavidadeoacuteptica ressonante com as faces revestidasde um filme de prata
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Interruptor
Fonte de Alimentaccedilatildeo
Cristal de Rubi
Cilindro Reflector de Alumiacutenio polido
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
Laser Heacutelio-Neacuteon (He-Ne)
Diodos Laser
Laser de Rubi
Laser TiSafira
Lasers no Seacuteculo XXI
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Aplicaccediloes do LASER
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Aplicaccediloes do LASER
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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O fotatildeo reemitido tem a mesma frequecircncia do fotatildeo que o estimuloue igualmente importante tem a mesma fase
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Configuraccedilotildees Laser mais comuns Laser de CO2
Laser Iotildees de Aacutergon (Ar+)
Laser semicondutor
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Aplicaccediloes do LASER
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O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
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2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
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Pelas suas propriedades especiais o laser eacute hoje utilizado nas mais diversasaplicaccedilotildees meacutedicas (cirurgias) na Fisioterapia como anti-inflamatoacuterio regeneradore analgeacutesico industriais (cortar metais medir distacircncias) pesquisa cientiacutefica(pinccedilas oacutepticas hidraacuteulica fiacutesica atoacutemica oacuteptica quacircntica resfriamento de nuvensatoacutemicas informaccedilatildeo quacircntica) comerciais (comunicaccedilatildeo por fibras oacutepticasleitores de coacutedigos de barras) no campo beacutelico (miras lasers) e mesmo todos os diasem nossas casas (aparelhos leitores de CD DVD e Blu-Ray apontadores laserusados em apresentaccedilotildees com projectores)hellip
O Que eacute Que Faz os Lasers Tatildeo Especiais
ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
VERSATILIDADE Possuem uma grande gama de energias duraccedilotildees e potecircncias
CARACTERIacuteSTICAS Satildeo diferentes de qualquer outro tipo de luz
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Precircmios Nobel1964
1971
1981
1989
1997
1999
2001
2005
2006
2009
Trabalhos fundamentais em electroacutenica quacircntica e teoria laser
Holografia
Espectroscopia laser e efeitos oacutepticos natildeo-lineares
Meacutetodos de ressonacircncia e maser de hidrogeacutenio
Desenvolvimento do arrefecimento laser
Espectroscopia de femtosegundos para observar aacutetomos durante reacccedilotildees
Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
Espectroscopia de precisatildeo usando lasers teacutecnica do pente de frequecircncias oacutepticas
Mediccedilatildeo da radiaccedilatildeo coacutesmica de fundio usando masers no sateacutelite COBE
Desenvolvimento de fibras oacutepticas para telecomunicaccedilotildees
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Lasers ultra-intensos Gonccedilalo Figueira
Lasers Luiacutes Timoacuteteo
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ABRANGEcircNCIA Cobrem o espectro electromagneacutetico na zona do visiacutevel
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Arrefecimento laser para criaccedilatildeo de condensados de Bose-Einstein
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