Tese

Production and characterization of amorphous and semicrystalline luminescent materials for applications in random lasers (2025)

• Authors:
  • Câmara, Josivanir Gomes
  • Silva, Davinson Mariano da (Orientador)
• Autor USP: CÂMARA, JOSIVANIR GOMES - EP
• Unidade: EP
• Sigla do Departamento: PSI
• Subjects: LASER; TERRAS RARAS; VIDRO
• Agências de fomento:
  • Financiamento PROEX/CAPES
  • Financiamento CAPES-PrInt
• Language: Inglês
• Abstract: Motivado pela necessidade de compreender a propagação da luz em meios desordenados, este trabalho investiga a emissão de laser aleatório (RL) em materiais vítreos e vitrocerâmicos (GCs) de germanato de chumbo (GP) dopados com íons de terras-raras. Sistemas fotônicos desordenados não apenas oferecem aplicações promissoras em fontes de luz e sensores, mas também servem como plataformas experimentais para explorar fenômenos físicos complexos, como a quebra de simetria de réplicas (RSB). Vidros de GP contendo alumínio dopados com Nd³⁺ (GPA) foram sintetizados e caracterizados, e a emissão RL foi observada pela primeira vez nessa matriz sob excitação em 808 nm, com um limiar de emissão de cerca de 0,3 mJ/mm². As partículas vítreas forneceram simultaneamente ganho óptico e espalhamento, possibilitando a ação de RL com durações de pulso curtas (≈ 10 ns) e emissão estimulada eficiente. Estudos adicionais foram realizados utilizando vidros e vitrocerâmicas de GP contendo magnésio dopados com Nd³⁺ (GPM), com cristalização controlada. O tratamento térmico promoveu a formação de cristalitos de Nd₂Ge₂O₇ e MgPb₃Ge₅O₁₄, reduzindo o livre caminho médio dos fótons e aumentando a fotoluminescência em até 500%. O limiar laser foi reduzido em amostras com maior grau de cristalinidade, e o fenômeno RSB foi observado em todas as amostras acima do limiar laser, indicando o surgimento de estados fotônicos vítreos. GCs de GPM co-dopadas com Er³⁺/Yb³⁺ também foram estudadas, apresentando emissão RL por conversão ascendente em torno de 547 nm sob bombeamento a 980 nm. A cristalização levou à formação das fases (Er,Yb)₂Ge₂O₇ e (Er,Yb)₂Pb₂O₇, contribuindo para a redução do limiar de excitação para RLs. RSB e mapas do coeficiente de correlação de Pearson foram relatados pela primeira vez em um sistema RLbaseado em conversão ascendente por transferência de energia. Por fim, a emissão de RL foi utilizada para investigar experimentalmente perfis de energia complexas em sistemas fotônicos desordenados formados por sílica sol-gel dopados com rodamina 6G. Ao analisar a distribuição dos parâmetros de sobreposição de Parisi (𝑞) e sua representação gráfica, identificamos a topologia ultramétrica de estados semelhantes aos de vidros de spin. Isso representa a primeira evidência experimental de ultrametricidade em um sistema RL, conceito anteriormente demonstrado apenas em simulações teóricas. Esses resultados destacam o potencial dos materiais estudados aqui como uma plataforma versátil tanto para aplicações fotônicas quanto para estudos fundamentais de sistemas complexos, unindo os campos da ciência dos materiais, óptica e física estatística.
• Imprenta:
  • Publisher place: São Paulo
  • Date published: 2025
• Data da defesa: 22.08.2025


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How to cite

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• ABNT

  CÂMARA, Josivanir Gomes. Production and characterization of amorphous and semicrystalline luminescent materials for applications in random lasers. 2025. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2025. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-29012026-104508/pt-br.php. Acesso em: 31 jan. 2026.

• APA

  Câmara, J. G. (2025). Production and characterization of amorphous and semicrystalline luminescent materials for applications in random lasers (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-29012026-104508/pt-br.php

• NLM

  Câmara JG. Production and characterization of amorphous and semicrystalline luminescent materials for applications in random lasers [Internet]. 2025 ;[citado 2026 jan. 31 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-29012026-104508/pt-br.php

• Vancouver

  Câmara JG. Production and characterization of amorphous and semicrystalline luminescent materials for applications in random lasers [Internet]. 2025 ;[citado 2026 jan. 31 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-29012026-104508/pt-br.php

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