Third-order optical nonlinearities and fs-laser microfabrication of 3D waveguides in borate glasses doped with rare-earth ions (2019)
- Authors:
- Autor USP: SANTOS, SABRINA NICOLETI CARVALHO DOS - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SMM
- Subjects: LASER; VIDRO; ÓPTICA NÃO LINEAR
- Keywords: Laser de femtossegundos; Índice de refração não-linear; Técnica de varredura-Z; Guias de ondas vítreos; Vidros boratos; Terras-raras
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: O avanço tecnológico permitiu o desenvolvimento de lasers capazes de gerar pulsos ultracurtos de altas intensidades. Nesta direção, pulsos laser de femtossegundos têm se mostrado uma excelente ferramenta tanto para o processamento quanto para o estudo das não linearidades em materiais. Materiais vítreos, de maneira geral, tem se destacado por apresentarem interessantes processos ópticos não lineares, sendo promissores candidatos para o desenvolvimento de dispositivos fotônicos. Vidro baratos, especificamente, tem sido pouco investigado no que diz respeito à óptica não linear. A adição de íons terras-raras nesses vidros tem atraído uma considerável atenção devido a sua multifuncionalidade para o desenvolvimento de dispositivos optoeletrônicos e fotônicos. Com base na importância desse vidro como um material óptico não linear, esse trabalho teve como objetivo utilizar pulsos laser de femtossegundos em duas principais direções: (i) no estudo das não linearidades ópticas de vidros barato, bem como na análise do efeito de íons terras raras nessas propriedades e (ii) na produção de guias de onda tridimensionais usando processamento à laser. Esses resultados foram obtidos utilizando as técnicas de varredura-Z e a microfabricação com laser de femtossegundos, que permitiram a caracterização óptica não linear e a produção de guias de onda, respectivamente. Inicialmente foram investigadas as propriedades ópticas não lineares de terceira ordem dos vidros B2O3-BaO e B203-BaO-Si02-DyEu. A partir de um modelamento dos resultados experimentais foi possível mostrar que os oxigênios presentes na matriz vítrea desempenham papel fundamental nas não linearidades. Também foi demonstrada a fabricação de guias de ondas na amostra BsOa-BaO-SiOs dopadas com os íons Dy3+ e Eu3+, que foram capazes de propagar a fíuorescência do vidro ao acoplar luz ultra-violeta. Os mesmos procedimentos foram realizados no sistema tetraborato decálcio-lítio (CaLiBO) dopado com dois íons terras-raras, Tb3+ e Yb3+. Os resultados provenientes da caracterização óptica não linear foram modelados, revelando que a não linearidade tem parcela significativa associada aos oxigênios presente na matriz. Contudo, a polarizabilidade melar eletrônica evidenciou que há uma forte influência da polarizabilidade dos íons terras-raras nessas propriedades. Assim, pode-se inferir que a combinação dos oxigênios e a polarizabilidade dos íons terras-raras são responsáveis pelas não linearidades presente no sistema vítreo. A fabricação de guias de ondas tridimensionais nas amostras CaLiBO mostraram homogeneidade, com operação monomodo para os comprimentos de onda em 632.8 nm, 612 nm, 594 nm, 543 nm e 405 nm. Sumarizando, os resultados aqui apresentados são de grande importância e ampliam o conhecimento em relação à caracterização óptica não linear e a fabricação de guias de onda em vidros baratos dopados com íons terras-raras, que são relevantes para a pesquisa na área de fotônica.
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2019
- Data da defesa: 07.11.2019
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ABNT
SANTOS, Sabrina Nicoleti Carvalho dos. Third-order optical nonlinearities and fs-laser microfabrication of 3D waveguides in borate glasses doped with rare-earth ions. 2019. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2019. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-04022020-143051/. Acesso em: 28 dez. 2025. -
APA
Santos, S. N. C. dos. (2019). Third-order optical nonlinearities and fs-laser microfabrication of 3D waveguides in borate glasses doped with rare-earth ions (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-04022020-143051/ -
NLM
Santos SNC dos. Third-order optical nonlinearities and fs-laser microfabrication of 3D waveguides in borate glasses doped with rare-earth ions [Internet]. 2019 ;[citado 2025 dez. 28 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-04022020-143051/ -
Vancouver
Santos SNC dos. Third-order optical nonlinearities and fs-laser microfabrication of 3D waveguides in borate glasses doped with rare-earth ions [Internet]. 2019 ;[citado 2025 dez. 28 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18158/tde-04022020-143051/ - Análise estrutural e de superfície de madeiras submetidas a tratamento térmico e degradadas pelo fungo Pycnoporus sanguineus
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