Este trabalho tem como objetivo principal desenvolver uma nova fonte de laser de diodo compacta e robusta, além de um novo drive de controle para serem utilizados em padrões primário de tempo e frequência tipo chafariz de átomo de Césio e padrões compacto baseados em átomos frios. Um dos requisitos para utilização de laser de diodo em padrões primários de tempo e frequência é sua estabilidade em frequência e baixíssimo ruído espectral. Além disto, dada à aplicação embarcada, o laser deve ser extremamente robusto com relação às condições adversas: mecânicas, térmicas e elétricas. Tanto a parte optomecânica, quanto os controles eletrônicos do novo laser foram desenvolvidos neste trabalho. Vale salientar que tal sistema, em sua concepção, é de grande interesse para diversos outros tipos de aplicação, como espectroscopia de gases (LIDAR), referências em outras frequências e experimentos de física atômica e molecular, que possuem elevados níveis de exigência com relação a ruídos espectrais. / This work has as main objective to develop a new source of diode laser compact and robust, beyond a new drive control for use in primary of time and frequency standards type cesium atom fountain and compact standards-based cold atoms. One of the requirements for the use of diode laser in primary of time and frequency standards are their stability in frequency and are very low spectral noise. Furthermore, given the embedded application, the laser must be extremely robust with respect to adverse conditions: mechanical, thermal and electrical. Both opto-mechanical part, as the electronic controls of the new laser were developed in this work. It is noteworthy that such a system, in its conception, is of great interest to many other types of applications such as spectroscopy of gases (LIDAR), references in other frequencies and experiments of atomic and molecular physics, which have high levels of demand with respect to spectral noise.

A espectroscopia de emissão atômica de plasma induzido por laser (LIBS, do inglês Laser Induced Breakdown Spectroscopy) é uma técnica multi-elementar que tem ganhado destaque recentemente devido à sua facilidade de uso em diversas aplicações. Entretanto, o limite de detecção da técnica é alto para alguns elementos se comparada com outras técnicas (e.g. ICP). Assim, o objetivo deste trabalho é aperfeiçoar a sensibilidade de um sistema LIBS na configuração de pulso único, através da integração com a técnica de fluorescência induzida por laser (LIF). Isso é feito por meio da inserção de um laser com um comprimento de onda em uma transição ressonante do elemento cuja intensidade de emissão deseja-se ter elevada, visando a redução dos efeitos de matriz das amostras. Para este fim, foram desenvolvidos um laser de diodo contínuo de cavidade estendida e sua eletrônica de controle, almejando um sistema robusto, estável em frequência, com baixo ruído espectral e resistente a estresses mecânicos, elétricos e térmicos. Os mesmos foram integrados a um sistema LIBS para ser feita a comprovação da eficiência da técnica LIBS-LIF. / The laser-induced breakdown plasma spectroscopy (LIBS) is a multi-elemental technique that has been gainning prominence recently due to its easy usability in various applications. However, the limit of detection of this technique is high for some elements compared to other techniques (e.g. ICP). Thus, the objective of this work is to improve the sensitivity of LIBS on the single pulse configuration, through integration with the laser-induced fluorescence (LIF) technique. This is done adding a laser with a wavelength in a resonant transition of the element whose emission intensity needs to be improved, focusing on reducing the matrix effects of samples. To achieve this purpose, a continuous external cavity diode laser was developed and its control driver, aiming to create a robust system, stable in frequency, with low spectral noise and resistant to adverse mechanical, electrical and thermal stresses. Both were integrated with a LIBS system for the evaluation of the LIBS-LIF technique efficiency.

A espectroscopia de emissão atômica de plasma induzido por laser (LIBS, do inglês Laser Induced Breakdown Spectroscopy) é uma técnica multi-elementar que tem ganhado destaque recentemente devido à sua facilidade de uso em diversas aplicações. Entretanto, o limite de detecção da técnica é alto para alguns elementos se comparada com outras técnicas (e.g. ICP). Assim, o objetivo deste trabalho é aperfeiçoar a sensibilidade de um sistema LIBS na configuração de pulso único, através da integração com a técnica de fluorescência induzida por laser (LIF). Isso é feito por meio da inserção de um laser com um comprimento de onda em uma transição ressonante do elemento cuja intensidade de emissão deseja-se ter elevada, visando a redução dos efeitos de matriz das amostras. Para este fim, foram desenvolvidos um laser de diodo contínuo de cavidade estendida e sua eletrônica de controle, almejando um sistema robusto, estável em frequência, com baixo ruído espectral e resistente a estresses mecânicos, elétricos e térmicos. Os mesmos foram integrados a um sistema LIBS para ser feita a comprovação da eficiência da técnica LIBS-LIF. / The laser-induced breakdown plasma spectroscopy (LIBS) is a multi-elemental technique that has been gainning prominence recently due to its easy usability in various applications. However, the limit of detection of this technique is high for some elements compared to other techniques (e.g. ICP). Thus, the objective of this work is to improve the sensitivity of LIBS on the single pulse configuration, through integration with the laser-induced fluorescence (LIF) technique. This is done adding a laser with a wavelength in a resonant transition of the element whose emission intensity needs to be improved, focusing on reducing the matrix effects of samples. To achieve this purpose, a continuous external cavity diode laser was developed and its control driver, aiming to create a robust system, stable in frequency, with low spectral noise and resistant to adverse mechanical, electrical and thermal stresses. Both were integrated with a LIBS system for the evaluation of the LIBS-LIF technique efficiency.

Este trabalho tem como objetivo principal desenvolver uma nova fonte de laser de diodo compacta e robusta, além de um novo drive de controle para serem utilizados em padrões primário de tempo e frequência tipo chafariz de átomo de Césio e padrões compacto baseados em átomos frios. Um dos requisitos para utilização de laser de diodo em padrões primários de tempo e frequência é sua estabilidade em frequência e baixíssimo ruído espectral. Além disto, dada à aplicação embarcada, o laser deve ser extremamente robusto com relação às condições adversas: mecânicas, térmicas e elétricas. Tanto a parte optomecânica, quanto os controles eletrônicos do novo laser foram desenvolvidos neste trabalho. Vale salientar que tal sistema, em sua concepção, é de grande interesse para diversos outros tipos de aplicação, como espectroscopia de gases (LIDAR), referências em outras frequências e experimentos de física atômica e molecular, que possuem elevados níveis de exigência com relação a ruídos espectrais. / This work has as main objective to develop a new source of diode laser compact and robust, beyond a new drive control for use in primary of time and frequency standards type cesium atom fountain and compact standards-based cold atoms. One of the requirements for the use of diode laser in primary of time and frequency standards are their stability in frequency and are very low spectral noise. Furthermore, given the embedded application, the laser must be extremely robust with respect to adverse conditions: mechanical, thermal and electrical. Both opto-mechanical part, as the electronic controls of the new laser were developed in this work. It is noteworthy that such a system, in its conception, is of great interest to many other types of applications such as spectroscopy of gases (LIDAR), references in other frequencies and experiments of atomic and molecular physics, which have high levels of demand with respect to spectral noise.