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Nanoparticles in oxide and chalcogenide glasses: optical nonlinearities and waveguide fabrication by femtosecond laser pulses (2015)

  • Authors:
  • Autor USP: ALMEIDA, JULIANA MARA PINTO DE - EESC
  • Unidade: EESC
  • Sigla do Departamento: SMM
  • Subjects: ÓCULOS; ÓPTICA NÃO LINEAR; REFRAÇÃO OCULAR; NANOPARTÍCULAS
  • Language: Inglês
  • Abstract: O laser de femtossegundos tem sido uma ferramenta essencial tanto para a óptica não-linear quanto para o processamento de materiais na escala micrométrica, na qual os vidros calcogenetos e óxidos de metais pesados têm recebido atenção especial, não apenas pelas suas elevadas não-linearidades ópticas de terceira ordem, mas também devido à sua transparência até o infravermelho. Embora seja esperado que nanopartículas metálicas melhorem as propriedades ópticas dos vidros, não existe investigações experimentais suficientes sobre a sua influência no índice de refração não linear (n2) e no coeficiente de absorção linear ('beta'), sobretudo no regime de femtossegundos. Com base nos interesses científicos e tecnológicos de vidros altamente não-lineares, o objetivo deste trabalho foi aplicar pulsos laser de femtossegundos em dois domínios principais: (i) na campo da ciência fundamental, para estudar o efeito de nanopartículas metálicas nas propriedades ópticas não lineares de terceira ordem destes materiais; e (ii) no domínio da ciência aplicada, visando o desenvolvimento de dispositivos fotônicos, realizado pelo fabricação de guias de onda tridimensionais contendo nanopartículas metálicas. Este objetivo foi alcançado através das técnicas de varredura-z e microfabricação com laser de femtossegundos, que proporcionaram a caracterização óptica não-linear e o desenvolvimento de guias de onda, respectivamente. Primeiramente, foram investigadas as propriedades ópticas não-lineares de terceira ordem do vidro 'Ge''O IND.2'-'Bi IND.2''0 IND.3' contendo nanopartículas de ouro, as quais promoveram saturação da absorção na região da banda de ressonância de plásmon. Por outro lado, essas nanopartículas não afetaram o n2, que se manteve constante no intervalo de comprimento de onda 480 - 1500 nm. As mesmas características foram investigadas para uma matriz 'Pb IND.2''P IND.2''0 IND.7'-'W0 IND.3'dopada com nanopartículas de cobre. Em contraste com os vidros dopados com ouro, estas amostras apresentaram um ligeiro aumento do índice de refração não linear quando a energia de excitação está próxima da banda de ressonância de plásmon. Observou-se ainda que a matriz 'Pb IND.2''P IND.2''0 IND.7'-'W0 IND.3' é ideal para a obtenção de nanopartículas de prata através da microfabricação com laser de femtossegundos. Similarmente, nanopartículas de cobre foram produzidas em vidro de borosilicato usando somente uma varredura a laser. A explicação para a formação de nanopartículas metálicas é abordada nesta tese, bem como sua aplicação em guias de onda. Deste modo, demonstrou-se a funcionalidade de guias de onda ópticos compostos por nanopartículas de 'Cu POT.0' e 'Ag POT.0'. Ainda com base nos interesses tecnológicos em vidros dopados com nanopartículas, demonstrou-se uma síntese de nanopartículas de sulfeto de prata em vidro calcogeneto usando o processamento de única etapa, realizada em parceria com pesquisadores da Universidade de Princeton. Os materiais investigados neste trabalho de doutorado são de grande importância para aplicações em fotônica, em que a síntese de nanopartículas, a fabricação de guias de onda e a caracterização óptica não-linear foram realizadas
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 13.10.2015
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    • ABNT

      ALMEIDA, Juliana Mara Pinto de; MENDONÇA, Cleber Renato. Nanoparticles in oxide and chalcogenide glasses: optical nonlinearities and waveguide fabrication by femtosecond laser pulses. 2015.Universidade de São Paulo, São Carlos, 2015. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-10112015-102237/pt-br.php >.
    • APA

      Almeida, J. M. P. de, & Mendonça, C. R. (2015). Nanoparticles in oxide and chalcogenide glasses: optical nonlinearities and waveguide fabrication by femtosecond laser pulses. Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-10112015-102237/pt-br.php
    • NLM

      Almeida JMP de, Mendonça CR. Nanoparticles in oxide and chalcogenide glasses: optical nonlinearities and waveguide fabrication by femtosecond laser pulses [Internet]. 2015 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-10112015-102237/pt-br.php
    • Vancouver

      Almeida JMP de, Mendonça CR. Nanoparticles in oxide and chalcogenide glasses: optical nonlinearities and waveguide fabrication by femtosecond laser pulses [Internet]. 2015 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-10112015-102237/pt-br.php


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