Dispersión de Brillouin

La dispersión de la luz por los modos acústicos, se llama dispersión de Brillouin. Desde el punto de vista estrictamente clásico, la compresión de un medio cambia el índice de refracción y por tanto en cualquier punto en donde cambie el índice, se origina alguna reflexión o dispersión. Desde el punto de vista cuántico, el proceso puede ser considerado como una interacción de los fotones de luz con los cuantos acústicos o vibracionales (fonones). Dos ejemplos proveen un contexto para este fenómeno.

Dispersión de Modo Acústico

Cuando en un sólido se producen ondas acústicas estacionarias, crean una condición periódica, que puede dispersar las ondas luminosas de acuerdo con la ley de Bragg. Además de su aplicación a la difracción de los rayos X, la ley de Bragg se aplica a algunos casos de dispersión de luz por los modos de ondas acústicas estacionarias en un sólido. Esto es un ejemplo de la dispersión de Brillouin. Se usa en los moduladores acústicos-ópticos.

Dispersión Láser-Agua

Benedek, et al., informaron de la producción de bandas laterales por la interacción del láser de helio-neón con agua. Esto se puede considerar como una dispersión de Brillouin.

Modulador Acústico-Óptico

La luz que viaja a través de un cristal de cuarzo puede ser desviada de su camino por una onda acústica. La luz puede ser dispersada por medio de las ondas acústicas, hacia fuera de las áreas de densidad saturada, en un proceso llamado dispersión de Brillouin. Se hace una analogía con la dispersión de Bragg, en la cual, las ondas de sonido producen planos eficaces para la dispersión de las ondas incidentes. La luz que llega al punto directamente a lo largo de la trayectoria de la luz incidente será modulada por la presencia de la onda acústica. Si ese camino es parte de la ruta de amplificación para producir la acción del láser, entonces la onda acústica "Q-switch" conmutará el láser entre encendido y apagado.

Un acoplador acústico-óptico realiza conmutación-Q por la dispersión de la luz proveniente de las ondas acústicas en un cristal. La dispersión periódica de la luz reduce la "calidad" de la cavidad y previene la acción láser. La dispersión sólo es posible durante breves intervalos en que no hay ninguna acción del láser, por lo que los pulsos se producen en estos tiempos en que no hay un cambio de densidad a lo largo de la trayectoria de la luz a través del cristal.

Moller informa de las frecuencias aplicadas al cristal para la producción de las ondas estacionarias acústicas. Estas van desde algunos hertzios a 50 kHz para el modulador acústico-óptico, y los pulsos del láser resultante son del orden de 100 a 500 picosegundos.

Conmutación Q Electroóptica

El conmutador Q electroóptico, usa el efecto Pockels. Una célula Pockels entre polarizadores cruzados, normalmente no transmite la luz. Un pulso de tensión que gire el plano de polarización 90º ¡permitirá que la luz pase! y este efecto disparador, transmite un breve pulso de luz que permite la acción láser durante ese breve intervalo. KDP es un material común para la célula Pockels que puede ser utilizado para la modulación hasta el rango de GHz.

Obturador de Célula de Colorante

Un colorante tal como el tinte de polimetino Eastman Kodak 9860, disuelto en dicloroetano, actúa como un absorbente saturable. Sometido a un pulso de 30 picosegundos, el tinte puede saturarse, volverse transparente y luego volverse de nuevo opaco, actuando como un obturador de aproximadamente 10 ps de duración. Este absorbente saturable se utiliza tanto para el láser conmutador Q como para el láser bloqueo de modo. El resultado puede ser un tren de pulsos de una duración de 1 microsegundo, con 10 ps de duración por pulso. Tal arsorbente saturable es un componente importante del oscilador láser.