| Resumo: |
A
distorção da frente de onda em componentes ópticos induzido pelo efeito
de lente térmica pode afetar a performance e estabilidade de sistemas
ópticos, como lasers de alta potência. No entanto, apesar de problemas
que esse efeito pode induzir em alguns sistemas, ele é a base de muitas
técnicas fototérmicas. A distorção na frente de onda é resultado de um
complexo efeito fotoelástico que caracteriza a degradação e propagação
do feixe de laser e sua capacidade de ser focalizado em regiões tão
pequenas quanto permitidas pelo comprimento de onda utilizado. Uma
solução analítica simples para descrição destes efeitos somente é
obtida para materiais fracamente absorvedores, assumindo que as
componentes do stress obedecem as aproximações de amostra fina ou
amostra grossa. Nesse trabalho, foi desenvolvido um modelo teórico
generalizado para descrever a variação do caminho óptico relacionado
com o perfil de temperatura para todas as classes de materiais
absorvedores. A modelagem é baseada na solução da equação termoelástica
e fornece a evolução temporal para temperatura, deformação superficial
e para as componentes de stress independente da espessura do elemento
óptico, considerando materiais semitransparentes, isotrópicos,
homogêneos e sujeitos a uma carga térmica com simetria axial. Com a
finalidade de aplicar o modelo aqui desenvolvido no design de sistemas
laser, foi simulado a variação do caminho óptico para diferentes tipos
de vidros ópticos, sendo possível também, determinar a espessura para a
correta aplicação das aproximações de amostra fina e amostra grossa.
Usando as expressões para a variação do caminho óptico foi possível
desenvolver um novo modelo teórico para a técnica de lente térmica,
habilitando sua aplicação no estudo de materiais sólidos independente
da espessura. O modelo teórico para a variação do caminho óptico pode
ter significante impacto no design de sistemas laser e tem aplicação
direta em técnicas fototérmicas que relacionam a variação do caminho
óptico com propriedades térmicas, ópticas e mecânicas de materiais
sólidos.
Palavras chaves: Fenêmenos Fototérmicos. Caminho óptico. Lente térmica. Stress óptico. Absorção óptica. Propriedades térmicas.
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