Laboratório de Lasers de Pulsos Ultracurtos de Alta intensidade
Coordenador: Dr. Ricardo Elgul Samad
Telefone: (11) 2810-5675
e-mail: resamad@ipen.br
O Laboratório de Lasers de Pulsos Ultracurtos de Alta Potência do Centro de Lasers e Aplicações do IPEN foi inaugurado em 2005, fruto de pesquisas e desenvolvimento de lasers de estado sólido por mais de 20 anos. O Laboratório está instalado em uma área de 90m2, composta por duas salas. A sala principal, na qual ficam os sistemas laser, é climatizada, tem umidade controlada, e contém 3 mesas ópticas. Nestas estão montados dois sistemas laser que geram pulsos ultracurtos com duração inferior a 30femtossegundos, ambos com potências pico superior a 30 gigawatts. Também foi desenvolvido neste laboratório um sistema laser que produz pulsos com até ½ TW de potência, a maior já gerada no hemisfério sul.
Ambos os sistemas são utilizados para diversas aplicações em óptica não-linear, cobrindo desde fenômenos perturbativos, até regimes altamente não lineares como a criação de campos de rastro para a aceleração de elétrons (LWFA - Laser Wakefield Acceleration). Dentro deste escopo estudamos a dinâmica da interação dos pulsos com a matéria, objetivando aplicações de criação de defeitos, microusinagem de materiais tecnológicos, síntese de nanopartículas, medidas de efeitos não-lineares, aplicações em ciências da vida, modificações estruturais de materiais por ondas de choque induzidas por pulsos laser ultracurtos, e a produção e de plasmas por laser e sua caracterização por técnicas ópticas como espectroscopia e interferometria, dentre outras. Em 2018 foi iniciada uma atividade aceleração de partículas por lasers, com dois objetivos, a aceleração de elétrons laser para energias de dezenas de MeV e cargas de centenas de picocoulombs, e a aceleração de prótons a dezenas de MeV. Ambos visam o uso em aplicações médicas como a produção de radioisótopos, terapias com uso de feixes de radiação ionizante e plasmas de alta temperatura, meta mais recente.
Para apoiar estes desenvolvimentos, o laboratório conta com 2 câmaras de vácuo com bombas turbomoleculares, 1 conformador espectral de pulsos curtos, 2 autocorreladores e 2 FROGs, 2 monocromadores para a região de vácuo ultravioleta e raiosX moles (<1keV), e um perfilômetro de feixe. Além destes equipamentos, o laboratório dispõe de vários detetores de sinais ópticos (fotomultiplicadoras, fotodiodos, CCDs, etc.) e medidores de sinais elétricos como osciloscópios digitais de alta taxa de amostragem, Lock-Ins, além de geradores de atraso, espectrômetros de fibra, controlados por computador, e um grande suprimento de componentes ópticos (espelhos, lentes, grades de difração, polarizadores, filtros de absorção, objetivas, fibras ópticas, etc) e optomecânicos (suportes de lentes, espelhos e filtros, com ajustes de elevação e azimutal, transladores, goniômetros, postes, bases, etc) para a montagem de experimentos.