O presente trabalho trata-se do desenvolvimento de uma cavidade Laser de estado sólido e geração de segundo harmônico, para fins oftalmológicos. A cavidade faz parte de um projeto maior que se refere a um fotocoagulador portátil, utilizado em diversos protocolos clínicos relacionados às doenças da retina e câmara anterior, como retinopatia diabética, retinopatia da prematuridade, glaucoma, edema macular e descolamento de retina. A cavidade proposta é composta por três espelhos dispostos em uma arquitetura em V. Um laser de diodo bombeia um cristal de Nd:YAG para a geração de laser em 1064nm que passa por um cristal de KTP para a geração de segundo harmônico em 532nm (laser verde). O sistema de acoplamento indexado à cavidade acopla até 90% da potência de saída em uma fibra óptica com núcleo de 100\'mü\'m. A cavidade projetada e implementada, produz um feixe com comprimento de onda de 532nm (laser verde), largura de banda de 0,5nm, potência máxima em torno de 2,5W na saída da fibra óptica e pulsos com duração máxima de 3s, que são requisitos para os tratamentos oftalmológicos associados a este tipo de equipamento. É importante destacar que a cavidade foi projetada e desenvolvida inteiramente com tecnologia nacional, sendo o primeiro trabalho desenvolvido no Brasil, que se tornou efetivamente um equipamento final para uso clínico. Além do projeto da cavidade laser, são descritos neste trabalho os sistemas mecânico e eletrônico, que possibilitaram seu funcionamento na integração do fotocoagulador. O fotocoagulador foi testado em pacientes voluntários da Escola Paulista de Medicina da UNIFESP, apresentando resultados comparáveis aos sistemas importados. / This work presents the research and the development of a solid state laser cavity with second harmonic generation for ophthalmological purpose. The laser cavity is part of a major project intended to produce a handle photocoagulator. This medical equipment is applied in several clinical protocols related to retinal and anterior chamber pathologies, such as diabetic retinopathy, retinopathy of prematurity, glaucoma, macular edema and retinal detachment. The present cavity is composed by three mirrors disposed in a V shape architecture. One laser diode pumps the Nd:YAG crystal to generate the 1064nm laser that is converted by second harmonic generation in 532nm through the KTP crystal (green laser). The coupling system attached in the cavity is able to collimate until 90% of the laser beam inside a optical fiber with 100 \'mü\'m core. The developed cavity produces a beam with wavelength of 532nm, spectral width of 0.5nm, maximum power around 2.5W in the end of the optical fiber and maximum pulse duration of 3s. Those parameters are requirements for ophthalmological treatments related to this kind of equipment. It is important to declare that the cavity was projected and developed in Brazil. This is the first work in this country that becomes effectively a device to clinical application. Besides the cavity design project, in this work also describes the mechanical and electronic sub systems that was responsible to the laser control and photocoagulator assembler. This product was tested in patients eyes from UNIFESP (Escola Paulista de Medicina), and showed similar results compared to the systems on the market.

O presente trabalho trata-se do desenvolvimento de uma cavidade Laser de estado sólido e geração de segundo harmônico, para fins oftalmológicos. A cavidade faz parte de um projeto maior que se refere a um fotocoagulador portátil, utilizado em diversos protocolos clínicos relacionados às doenças da retina e câmara anterior, como retinopatia diabética, retinopatia da prematuridade, glaucoma, edema macular e descolamento de retina. A cavidade proposta é composta por três espelhos dispostos em uma arquitetura em V. Um laser de diodo bombeia um cristal de Nd:YAG para a geração de laser em 1064nm que passa por um cristal de KTP para a geração de segundo harmônico em 532nm (laser verde). O sistema de acoplamento indexado à cavidade acopla até 90% da potência de saída em uma fibra óptica com núcleo de 100\'mü\'m. A cavidade projetada e implementada, produz um feixe com comprimento de onda de 532nm (laser verde), largura de banda de 0,5nm, potência máxima em torno de 2,5W na saída da fibra óptica e pulsos com duração máxima de 3s, que são requisitos para os tratamentos oftalmológicos associados a este tipo de equipamento. É importante destacar que a cavidade foi projetada e desenvolvida inteiramente com tecnologia nacional, sendo o primeiro trabalho desenvolvido no Brasil, que se tornou efetivamente um equipamento final para uso clínico. Além do projeto da cavidade laser, são descritos neste trabalho os sistemas mecânico e eletrônico, que possibilitaram seu funcionamento na integração do fotocoagulador. O fotocoagulador foi testado em pacientes voluntários da Escola Paulista de Medicina da UNIFESP, apresentando resultados comparáveis aos sistemas importados. / This work presents the research and the development of a solid state laser cavity with second harmonic generation for ophthalmological purpose. The laser cavity is part of a major project intended to produce a handle photocoagulator. This medical equipment is applied in several clinical protocols related to retinal and anterior chamber pathologies, such as diabetic retinopathy, retinopathy of prematurity, glaucoma, macular edema and retinal detachment. The present cavity is composed by three mirrors disposed in a V shape architecture. One laser diode pumps the Nd:YAG crystal to generate the 1064nm laser that is converted by second harmonic generation in 532nm through the KTP crystal (green laser). The coupling system attached in the cavity is able to collimate until 90% of the laser beam inside a optical fiber with 100 \'mü\'m core. The developed cavity produces a beam with wavelength of 532nm, spectral width of 0.5nm, maximum power around 2.5W in the end of the optical fiber and maximum pulse duration of 3s. Those parameters are requirements for ophthalmological treatments related to this kind of equipment. It is important to declare that the cavity was projected and developed in Brazil. This is the first work in this country that becomes effectively a device to clinical application. Besides the cavity design project, in this work also describes the mechanical and electronic sub systems that was responsible to the laser control and photocoagulator assembler. This product was tested in patients eyes from UNIFESP (Escola Paulista de Medicina), and showed similar results compared to the systems on the market.

Le développement de lasers solides de puissance-moyenne élevée doit faire face à des problèmes très spécifiques. La gestion de la thermique et de l'amplification de l'émission spontanée (ASE) pour de larges amplificateurs lasers deviennent des points clés lorsque l'augmentation de l'énergie de vient conséquente. Lucia est une chaîne laser de forte puissance moyenne qui repose sur le concept du miroir actif avec un cristal ou une céramique d'Yb:YAG comme milieu à gain. Comme pour d'autres systèmes lasers comparables, la distribution des ions actifs du milieu à gain est homogène en volume. Un profil variable du taux de dopage présente des avantages significatifs en termes de gain et par conséquent ouvre le chemin à une minimisation efficace des effets délétères de l'ASE et de l'échauffement. Cette thèse concerne la fabrication de tels milieux à gain. La méthode de croissance cristalline Bagdasarov, grâce à plusieurs de ses particularités, a permis d'obtenir plusieurs cristaux d'Yb:YAG avec profils de dopage variables contrôlés jusqu'à des valeurs de gradient de 3 at%/cm. Les résultats expérimentaux sont en bon accord avec les modèles mathématiques. Des simulations complémentaires de la température et du profil de gain montre que même avec des gradients plus faibles, les performances énergétiques des amplificateurs Lucia peuvent être améliorées jusqu'à 30%. Il est aussi alors possible d'utiliser des milieux à gain plus fins ce qui a pour conséquence positive une meilleure extraction de la chaleur. De larges cristaux d'Yb:YAG de 90 mm de diamètre ont été produits.