Third-harmonic generation at interfaces with femtosecond pulses: self-focusing contribution and nonlinear microscopy (2016)
- Authors:
- Autor USP: BARBANO, ÉMERSON CRISTIANO - IFSC
- Unidade: IFSC
- Sigla do Departamento: FCM
- Subjects: ÓPTICA NÃO LINEAR; LASER
- Keywords: Autofocalização; Femtosecond laser; Geração de terceiro harmônico; Laser de femtossegundo; Microscopia SPIFI; Nonlinear optics; Self-focusing; SPIFI microscopy; Third-harmonic generation
- Language: Inglês
- Abstract: Geração de terceiro harmônico (GTH) é um processo óptico não linear fundamental que tem sido usado em diferentes aplicações, como em caracterização óptica não linear de materiais e microscopia não linear. Ele é amplamente empregado uma vez que a não linearidade de terceira ordem é a mais importante em materiais isotrópicos e GTH ocorre em todos os meios independente da simetria. Na condição de feixe fortemente focalizado a GTH é observada apenas nas interfaces do material, onde a simetria focal é quebrada devido à presença de dois meios com diferentes índices de refração e/ou susceptibilidades de terceira ordem. Medindo lâminas de diferentes tipos de vidros ópticos, com pulsos de laser de femtossegundos, nós explicamos o perfil assimétrico de intensidade de GTH observado nas interfaces. O harmônico gerado na interface de saída é sistematicamente mais intenso do que o gerado na entrada e este fenômeno pode ser entendido levando-se em conta a presença do efeito de autofocalização. Basicamente, a autofocalização reduz a cintura do feixe na interface de saída do material, resultando em uma maior irradiância e, consequentemente, maior GTH. Este estudo foi estendido para o caso de interfaces de uma cubeta preenchida com diferentes solventes orgânicos. Tais sistemas apresentam quatro interfaces e uma mistura na contribuição dos processos não lineares, dado que as paredes da cubeta apresentam apenas não linearidade eletrônica e os solventes podem apresentar não linearidades tantoeletrônicas quanto orientacionais. Neste sentido, os solventes podem apresentar uma contribuição adicional de autofocalização e, devido à natureza não instantânea do processo orientacional, a autofocalização proveniente do solvente pode ser influenciada pela duração do pulso. Neste caso, a GTH, que é um fenômeno eletrônico (instantâneo), pode ser indiretamente afetada pela duração do pulso por meio do efeito de autofocalização. Usualmente, a contribuição orientacional não é considerada na caracterização de materiais por GTH, o que pode levar à valores incorretos para os coeficientes não lineares, o que significa que nosso estudo é importante do ponto de vista de física fundamental como também em aplicações como caracterização de materiais. Por conta da aplicação da GTH em microscopia não linear, apresentamos também nesta tese uma técnica de microscopia, que baseia-se em uma modulação em frequência espacial para imageamento (SPIFI) com uso de um detector de elemento único. O microscópio foi desenvolvido na Colorado School of Mines (CSM) durante um período de estágio. O sistema utiliza um modulador espacial de luz (SLM) para produzir a modulação em frequência espacial e permite obtenção de imagens em alta resolução. Imagens por GTH SPIFI são mostradas pela primeira vez e também apresentamos imagens obtidas por outros processos ópticos não lineares. Em resumo, os estudos apresentados neste trabalho de doutorado são de grande importância para o entendimento fundamental doprocesso de GTH, caracterização de materiais e microscopia óptica não linear
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2016
- Data da defesa: 24.11.2016
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ABNT
BARBANO, Émerson Cristiano. Third-harmonic generation at interfaces with femtosecond pulses: self-focusing contribution and nonlinear microscopy. 2016. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2016. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76131/tde-20012017-154741/. Acesso em: 28 jan. 2026. -
APA
Barbano, É. C. (2016). Third-harmonic generation at interfaces with femtosecond pulses: self-focusing contribution and nonlinear microscopy (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76131/tde-20012017-154741/ -
NLM
Barbano ÉC. Third-harmonic generation at interfaces with femtosecond pulses: self-focusing contribution and nonlinear microscopy [Internet]. 2016 ;[citado 2026 jan. 28 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76131/tde-20012017-154741/ -
Vancouver
Barbano ÉC. Third-harmonic generation at interfaces with femtosecond pulses: self-focusing contribution and nonlinear microscopy [Internet]. 2016 ;[citado 2026 jan. 28 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76131/tde-20012017-154741/
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