Search

In this work we approach two themes related to laser eld interaction with atomic vapors, thermalization of the excited state by radiation trapping and non-linear optical properties measurements using z-scan. In the rst topic we will study a two-photon absorption process in which a pump laser excites 6S1{2 Ñ 6P1{2 transition of cesium vapor and a probe laser excites 6P1{2 Ñ 9S1{2 transition. The pump laser produces an atom density in the rst excited state with velocity component given by the frequency of light. However, even at low densities, where collision mechanisms can be neglected, radiation trapping causes the thermalization of the rst excited state. This work presents a theoretical model in which velocity selection can be observed for small pump beam detunings and that there is no velocity selection for large detunings. In this model, excited state thermalization mechanisms are not considered. These mechanisms are discussed based on the experimental results also in this work. In the second topic, where we study nonlinear e ects, we write the refractive index of cesium vapor as n n0 n2I n4I2 :::, with n0 the linear refraction index, n2 the Kerr coe cient, n4 a combined contribution of the third and fth orders of susceptibility and I the beam intensity. The dependence of the refractive index on the laser intensity is responsible for the self-focusing and self-defocusing phenomena of the beam. Based on this phenomenon, the z-scan technique was developed to measure the Kerr coe cient. We measured the refractive index for the line D1 (6S1{2 Ñ 6P1{2) of cesium, using a variant of the z-scan technique, where we use the fact the vapor is a saturable medium to obtain both the values of n2 and those of n4. Ours measurements of n2 and n4 are in accordance with the theoretical model that we propose for a large frequency range of laser detuning. With this variant of the z-scan technique, applicable in resonant media, we were able to measure variantions of n2 and n4 of about two orders of magnitude for a wide range of frequencies, corresponding to the fundamental structure hyper ne in the D1 transition from the cesium vapor. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Neste trabalho abordamos dois temas relacionados a interação de campo laser com vapores atômicos, termalização do estado excitado por aprisionamento de radiação e propriedades ópticas não lineares usando z-scan. No primeiro tema estudaremos um processo de absorção de dois fótons em que um laser de bombeio excita a transição 6S1/2 Ñ 6P1/2 do vapor de césio e um laser sonda excita a transição 6P1/2 Ñ 9S1/2. O laser de bombeio produz uma densidade de átomos no primeiro estado excitado com componente de velocidade determinada pela frequência da luz. Entretanto, mesmo em baixas densidade, nas quais podemos desprezar mecanismos de colisões, o aprisionamento de radiação causa a termalização do primeiro estado excitado. Neste trabalho _e apresentado um modelo teórico no qual pode ser observado seleção de velocidade para pequenas dessintonizações do feixe de bombeio e que não há seleção de velocidade para grandes dessintonizações. Neste modelo não é considerado mecanismos de termalização do estado excitado, entretanto estes mecanismos são discutidos com base nos resultados experimentais também apresentados neste trabalho. Já no segundo tema, onde estudamos efeitos não-lineares, escrevemos o índice de refração do vapor de césio como n _ n0 n2I n4I2 :::, com n0 o índice de refração linear, n2 o coeficiente Kerr, n4 uma contribuição combinada das terceira e quinta ordem da suscetibilidade e I a intensidade do feixe. A dependência do índice de refração com a intensidade do laser _e responsável pelos fenômenos de auto-focalização e auto-defocalização do feixe. Com base nesse fenômeno, foi desenvolvida a técnica de z-scan que permite medir o coeficiente Kerr. Medimos o índice de refração para a linha D1 (6S1{2 Ñ 6P1{2) do césio, usando uma variante da técnica de z-scan, onde usamos o fato do vapor ser um meio saturável para obter tanto os valores de n2 como os de n4. Nossas medidas de n2 e n4 estão de acordo com valores obtidos teoricamente a partir do modelo que propomos para uma grande faixa de frequência de dessintonização laser. Com esta variante da técnica de z-scan, aplicável em meios ressonantes, conseguimos medir variações de n2 e de n4 de cerca de duas ordens de grandeza para uma larga faixa de frequências, correspondendo a estrutura hiperfina fundamental na transição D1 do vapor de césio.

As amostras de vidro fosfato 40P2O5-20Al2O3-35Na2O-5K2O dopadas com íons de Nd3+ e pontos quânticos de CdS produzidas pelo método de fusão tiveram suas propriedades ópticas e estruturais estudadas. Neste estudo foram analisados dados de absorbância óptica, fotoluminescência, tempo de vida, espectroscopia Raman, z-scan e lente térmica para determinar estas características. O crescimento dos pontos quânticos foi confirmado pelos espectros de absorção, fotoluminescência, microscopia de transmissão eletrônica e espectroscopia Raman. Com a acréscimo de Nd3+ é constatado a transferência de energia dos pontos quânticos de CdS para os íons de Nd3+. Os dados de Raman de tempo de vida revelam uma grande possibilidade dos íons de Nd3+ estarem em sítios distintos na matriz dopada com CdS e isso afeta o tempo de vida quando diferentes comprimentos de onda de excitação. Os dados de z-scan com excitação direta dos pontos quânticos mostram efeitos não lineares de segunda e quarta ordem e tais resultados revelam uma diferença de polarização diferente para cada concentração de CdS. Os dados de lente térmica com excitação direta do íon de Nd3+ mostra uma eficiência quântica de fotoluminescência semelhante a mesma amostra não dopada com CdS. The phosphate glass samples 40P2O5-20Al2O3-35Na2O-5K2O doped with Nd3+ ions and CdS quantum dots produced by the fusion method had their optical and structural properties studied. In this study, optical absorbance, photoluminescence, lifetime, Raman spectroscopy, z-scan and thermal lens datas were analyzed to determine these characteristics. The quantum dots growth was confirmed by the absorption spectra, photoluminescence, transmission electron microscopy and Raman spectroscopy. With Nd3+ addition, the energy transfer from the CdS quantum dots to the Nd3+ ions. The Raman spectroscopy and lifetime data reveal a great possibility that the Nd3+ ions are at different sites in the CdS doped matrix and this affects the lifetime when different excitation wavelengths. The z-scan data with direct quantum dots excitation show second and fourth order nonlinear effects and such results reveal a different polarization difference for each CdS concentration. The thermal lens data with direct Nd3+ ions excitation shows a quantum efficiency similar to the same sample not doped with CdS. Dissertação (Mestrado)

Nesta tese reportamos caracterizações de propriedades óticas lineares, não lineares e termo-óticas de diversas amostras por técnicas convencionais de caraterização lineares, não lineares e também apresentamos duas novas técnicas experimentais inéditas de caracterização ótica não linear. Apresentamos aspectos básicos da ótica não linear e efeitos térmicos pertinentes para o entendimento do trabalho. Podemos agrupar os desenvolvimentos apontados em dois grupos principais. No primeiro grupo estudamos propriedades de líquidos através de técnicas convencionais não lineares. Trabalhamos na caracterização termo-ótica de suspensões coloidais de nanopartículas de carbono e estudamos propriedades óticas não lineares e termo-óticas de diversos líquidos iônicos pelas técnicas de varredura Z. Também, investigamos as dinâmicas moleculares de líquidos dihalometanos, por espectroscopia de efeito Kerr ótico resolvido no tempo. Na análise pela primeira técnica, apresentamos um procedimento de atenuação de ruído e desvios sistemáticos que foi fundamental naquelas medidas e é de grande beneficio em tais análises. Propomos duas novas técnicas de caracterização de propriedades não lineares no segundo grupo dos desenvolvimentos abordados nesta tese. A primeira técnica apresentada é uma variação da técnica de varredura I. Introduzimos a detecção do sinal com a utilização de um disco como filtro espacial, técnica de varredura I eclipse, o que acarreta em um ganho significativo de sensibilidade quando comparada com à tradicional e é capaz de caracterizar propriedades não lineares com vantagens experimentais em relação as técnicas convencionais. A segunda técnica visa o entendimento da dinâmica molecular existente em interfaces. Apresentamos a espectroscopia de efeito Kerr ótico superficial resolvida no tempo capaz de analisar respostas moleculares através da birrefringência induzida em uma interface. Os trabalhos reportados aqui auxiliam no desenvolvimento do conhecimento para o uso em aplicações tecnológicas das distintas amostras apresentadas. Além disso, o procedimento de atenuação de ruído discutido e as novas técnicas exibidas podem estudar amostras e determinar propriedades que até então eram limitadas ou incompletas, ampliando as possibilidades do emprego de novos materiais em diversos propósitos. In this thesis, we defined linear, nonlinear and thermo-optical properties of several samples by linear and nonlinear characterization techniques, and we also present two new experimental methods of nonlinear optical characterization. We introduce fundamental aspects of nonlinear optics and relevant thermal effects for the understanding of the work. We can group the developments pointed out in two main groups. In the first group, we worked on the thermo-optical characterization of colloidal suspensions of carbon nanoparticles, the study of nonlinear and thermo-optical optical properties of several ionic liquids, using the Z-scan and EZ-scan techniques; and investigated of the molecular dynamics of dihalomethane liquids, via timeresolved optical Kerr effect spectroscopy. In the analysis by the first technique, we presented a procedure for noise and systematic deviations attenuation that was fundamental in those measures, and it is of great benefit in such analyses. We proposed two new techniques of nonlinear characterization in the second group of developments associated with this thesis. The first technique presented was a variation of the I-scan method. We introduced signal detection with the use of a disk as a spatial filter, the eclipse I-scan technique, which led a significant gain in sensitivity when compared to the traditional ones and it could characterize nonlinear optical properties with practical advantages over conventional ones. The second technique aims to understand the molecular dynamics existing in interfaces. We presented the superficial time-resolved optical Kerr effect spectroscopy capable of analysing molecular responses through induced birefringence at an interface. The reported works assist in the development of knowledge with a focus on technological applications of the different samples treated here. Besides, the noise attenuation procedure discussed and the new proposed techniques can study samples and determine properties that until then were limited or incomplete, increasing the possibilities of new materials uses.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Materials with high nonlinear optical properties are of great interest for the field of photonics due to the potentiality of use in several applications, such as 3D micro-fabrication, optical limiting, electro-optical devices, biological probes, photodynamic therapy, etc. In the last years, organic materials with nonlinear optical responses have emerged as promising candidates for diverse photonic applications. One of the main reasons for this potential is relatively easy tailoring of the molecular structure of organic compounds, while compared with inorganic ones, due to the evolution of molecular engineering. These molecular changes induce different linear and nonlinear optical responses, which must be carefully studied to define in which type of photonic device these organic compounds could be applied. In this thesis, a careful study of the change of linear and nonlinear optical responses was carried out as a function of the molecular structure of five organic compounds derived from dibenzalacetone. The nonlinear optical responses investigated corresponding to the second- and third-order processes, namely the first molecular hyperpolarizability (βHRS) and the two-photon absorption cross-section (σA2F ), respectively. The experimental values of βHRS and σA2F were obtained by using hyper-Rayleigh scattering and Z-scan techniques, respectively. The obtained values of βHRS ranging from 24×10−30 cm4statvolt−1 to 42×10−30 cm4statvolt−1. The σA2F spectra were determined by using the Z-scan technique, and the maximum values obtained are between 17 GM and 40 GM. Also, the σA2F spectra were adjusted by the sum over the essential states approach, in which it was possible to extract some important spectroscopic parameters such as the magnitude of the transition dipole moments between the excited states. To increase the interpretation of the presented study, a theoretical study was carried out to the simulated the absorption spectra of one- and two-photons, as well as the first molecular hyperpolarizability. These results were obtained through quantum chemical calculations using the time-dependent density functional theory by using the Gaussian 09 program package. Moreover, two additional programs were used to post-process the values provided by the Gaussian 09 to achieve the final results of the theoretical optical responses. These results allowed to correlate the linear and nonlinear theoretical optical responses of the molecular structures with the experimental ones. The theoretical values obtained for the first molecular hyperpolarizability, spectral behavior of the simulated absorption spectra of oneand two-photons showed good agreement with the experimental ones, indicating that the calculated transitions were similar to those observed experimentally. Materiais que apresentam propriedades ópticas não lineares elevadas são de grande interesse para o campo da fotônica devido à potencialidade de utilização em várias aplicações, tais como: microfabricação tridimensional, limitação óptica, dispositivos eletro-ópticos, marcadores biológicos, terapia fotodinâmica, entre outras. Neste contexto, nas últimas décadas, materiais orgânicos com respostas ópticas não lineares, emergiram como candidatos promissores para diversas aplicações fotônicas. Umas das principais razões desse potencial, é a relativa facilidade da alteração da estrutura molecular dos compostos orgânicos, quando comparada a compostos inorgânicos, devido à evolução da engenharia molecular. Essas alterações moleculares induzem diferentes repostas ópticas lineares e não lineares, que deverão ser estudadas cuidadosamente para definir em que tipo de dispositivo fotônico os compostos orgânicos em estudo deverão ser aplicados. Nesta tese, foi realizado um estudo cuidadoso da variação das respostas ópticas lineares e não lineares em função da estrutura molecular de cinco compostos orgânicos derivados da dibenzalacetona. As respostas ópticas não lineares investigadas, corresponderam aos processos de segunda e terceira ordem, mais precisamente a primeira hiperpolarizabilidade molecular (βHRS) e a seção de choque da absorção de dois fótons (σA2F ), respectivamente. Os valores experimentais de βHRS e σA2F foram obtidos através das técnicas de espalhamento de hiper-Rayleigh e de varredura-Z, respectivamente. Os valores de βHRS obtidos variaram de 24×10−30 cm4statvolt−1 a 42×10−30 cm4statvolt−1. Através da técnica de varredura-Z, foram determinados os espectros de σA2F , os quais apresentaram amplitudes máxima entre 17 GM a 40 GM. Além disso, os espectros de σA2F foram ajustados através do método da soma sobre os estados essenciais, no qual foi possível extrair importantes parâmetros espectroscópicos, tais como: a magnitude dos momentos de dipolo de transição entre os estados excitados. De forma a incrementar o detalhamento do estudo apresentado, foram obtidos resultados teóricos tais como os espectros simulados de absorção de um e dois fótons, e os valores teóricos da primeira hiperpolarizabilidade molecular. Tais resultados foram obtidos através de cálculos químico-quânticos empregando a teoria do funcional de densidade dependente do tempo, usando o programa Gaussian 09, com o auxílio da utilização de dois programas de pós-processamento dos valores fornecidos pelo Gaussian 09. Estes resultados teóricos permitiram correlacionar as respostas ópticas lineares e não lineares das estruturas moleculares, com os resultados experimentais. Os valores teóricos obtidos para primeira hiperpolarizabilidade revelaram-se dentro do limite da margem de erro dos resultados experimentais. Enquanto que, a forma de linha dos espectros simulados da absorção de um e dois fótons apresentaram boa concordância com os espectros experimentais, indicando que as transições calculadas foram semelhantes as observadas experimentalmente. São Cristóvão, SE

Resumo Neste trabalho vamos abordar uma nova tecnologia, de baixo custo, de controle de motor de passo via computador, a qual pode ser utilizada para movimentação de amostras. Mais especificamente, desenvolvemos um sistema de controle usando o módulo eletrônico comercial L298, que evita o uso de um circuito eletrônico tradicional complexo de múltiplos componentes discretos. Ademais, utilizamos um motor de passo acoplado em um estágio de translação para um experimento de óptica não linear de varredura-Z (Z-scan) em que se faz necessário o deslocamento preciso de amostras. Tanto para o controle de motor de passo quanto aquisição de dados, foi utilizado o dispositivo myDAQ, fabricado pela empresa National Instruments, que é um dispositivo de multifunções versátil e de custo não tão elevado que pode ser conectado ao computador via porta de comunicação USB. Neste trabalho estamos utilizando a linguagem de programação visual LabVIEW e estamos disponibilizando para download os programas necessários para a movimentação do motor de passo. Os circuitos descritos são de simples e fácil montagem, podendo ser úteis para estudantes, alunos de iniciação científica, técnicos de laboratório e até mesmo para pesquisadores formados. Abstract In this work, we show up a new technology of low-cost stepper motor control via computer, that can be used for moving samples. More specifically, we developed a control system using the commercial electronic module L298, which avoids the use of a complex traditional electronic circuit of multiple discrete components. In addition, we used a stepper motor coupled in a translation stage for a nonlinear optics experiment, Z-scan, in which the precise displacement of samples is required. For both the stepper motor control and data acquisition we used the myDAQ device, which is manufactured by National Instruments and, it is a versatile multifunction and not-so-high cost device that can be connected to the computer via USB communication port. In this work we are using the visual programming language LabVIEW and we are making available for download the necessary programs for the movement of the stepper motor. The circuits described are simple and easy to assemble and may be useful for students, undergrad researchers, laboratory technicians and even for trained researchers.

In the present work, we have studied the nonlinear optical properties of purely electronic origin in colloidal samples containing semiconductor single wall carbon nanotubes (s-SWCNTs) of different chiralities prepared under two methods, synthesis by cobalt–molybdenum catalyst (CoMoCAT) separated using column chromatography and synthesis by High-Pressure decomposition of Carbon monoxide (HiPCO) with Aqueous Two-Phase Extraction (ATPE). For nonlinear measurementswas assembled the Z-scanning technique with high repetition rate laser modulated by a chopper.All samples (SW01, SW02 and SW6,5) showed a 2 (n

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais A caracterização de materiais vítreos dopados tem sido uma área importante para o desenvolvimento de tecnologias fotônicas. Porém, com o desenvolvimento da nanociência e a descoberta das propriedades quânticas dos nanocristais, a quantidade de materiais vítreos a serem estudados aumentou de forma abrupta, o qual despertou um forte interesse da comunidade científica visando possíveis aplicações tecnológicas. O presente trabalho tem como objetivo investigar o índice de refração não linear da matriz vítrea a base de fosfato (P2O5 + AhO3 + Na2O + K2O) dopada com íons de neodímio e nanocristais de CdS. Destaca-se que a pesquisa corresponde à caracterização de uma matriz fosfata pouco conhecida na literatura, com dopantes de categorias distintas, sendo um Terra Rara e um nanocristal, nos quais apresentam picos de absorção próximos. Para a presente caracterização não linear, foi utilizada a técnica de Z-Scan, conhecido na literatura por sua simplicidade e precisão quando comparada com outras técnicas capazes de realizar a mesma medida. Medidas de absorção ótica e tempo de vida também foram feitas, pois fornecem parâmetros lineares para o cálculo das propriedades não lineares. Os resultados mostram que existe uma interação entre os dopantes, capaz de gerar uma variação nos parâmetros lineares e não lineares em estudo. The characterization of doped glasses has been an important area for the development of photonic technologies. However, the development of nanoscience and the discovery of the quantic properties of nanocrystals, increased the number of researches in glass materials with interest in technological applications by the scientific community. This work aims to investigate the nonlinear refractive index of the phosphate glass matrix (P2O5 + Al2O3 + Na2O + K2O) doped with neodymium ions and CdS nanocrystals. This research characterizes a phosphate glass matrix, which is not well known in the literature with different dopants, in this case, rare earths and nanocrystals, which they show similar absorption peaks at ultraviolet. For a nonlinear optics characterization was used the Z-Scan technique, known to its simplicity and precision when compared to other techniques. Linear optical measurements were also made, such as optical absorption and lifetime, to calculate of non-linear optics properties. The results show there is an interaction between the dopants, capable of generating a variation in linear and nonlinear optical parameters under study. Dissertação (Mestrado)

O óxido nítrico é uma molécula muito versátil, que pode ser encontrada tanto na atmosfera, como em diferentes organismos. Estudos revelaram suas variadas funções, como, por exemplo, ação antiplaquetária e vasodilatadora. Este trabalho visou caracterizar as propriedades ópticas não lineares destes S-nitrosotióis derivados de SNAP, aplicando a técnica conhecida como Z-Scan, que é amplamente utilizada, devido sua sensibilidade e precisão, e através de cálculos teóricos caracterizar as propriedades conformacionais destas moléculas, que possuem conformações mais estável sin 1 e sin 2, e são estabilizadas principalmente por ligações de hidrogênio intramoleculares, quando estão em meio com DMSO como solvente, seu momento de dipolo aumenta em comparação à fase gasosa. O composto com maior capacidade de liberar óxido nítrico foi o SNO 2-OMe e o de menor capacidade foi o SNO 2-Br. Infelizmente não foi possível traçar um paralelo com a conformação das moléculas e os resultados de Z-Scan. Os valores de difusividade térmica em geral são maiores para os S-nitrosotióis que para os tióis, já a condutividade térmica teve valores distintos para cada composto, independente da presença de NO e tipo de substituinte. Nitric oxide is a versatile molecule that can be found both in the atmosphere, as in many organisms. Studies have revealed its varied functions, for example, antiplatelet and vasodilatory actions. This study aimed to characterize the nonlinear optical properties of S-nitrosothiols derivatives of SNAP applying the technique known as Z-Scan, which is widely used due its sensitivity and accuracy, and through theoretical calculation to characterize the conformational properties of such molecules, that have more stable conformations syn 1 and syn 2, and are mainly stabilized by intramolecular hydrogen bonds. When DMSO is used as solvent, the molecules dipole moment increases as compared to the gas phase. The compound with greater ability to release nitric oxide was SNO 2-OMe and the one with lower capacity was SNO 2-Br. Unfortunately it was not possible to draw a parallel with the conformation of the molecules and the results of Z-Scan. The thermal diffusivity values are generally higher for the S-nitrosothiols in comparation with the thiols, thermal condutivity showed distinct values for each compound, regardless of the presence of NO and type of substituent. Dados abertos - Sucupira - Teses e dissertações (2013 a 2016)

Made available in DSpace on 2016-09-23T15:54:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 relatorio_final_2014-2015.pdf: 1180100 bytes, checksum: af94d35de0201f02419a314da634f673 (MD5) Previous issue date: 2015-07-31 CNPQ O Z-Scan consiste em medir a transmitância (normalizada pela intensidade incidente) de um feixe Gaussiano ao passar por uma amostra colocada entre uma lente e uma abertura controlável. A amostra é deslocada ao longo do eixo óptico da lente (posição z) em torno posição focal do feixe e a cada posição da amostra, a intensidade transmitida é registrada. Esta técnica será implementada no Laboratório de Óptica de Materiais da UFAM (OptiMa-UFAM) de forma inovadora, pois trata-se do único local na região Norte que terá tal sistema em operação. Isto permitirá ampliar as áreas de atuação do Laboratório possibilitando analisar de forma simples e robusta as propriedades ópticas não-lineares, tais como a absorção óptica e a refração, que só podem ser acessadas através de métodos experimentais específicos. Sendo aplicada a materiais sólidos, líquidos ou soluções aquosas, tanto em materiais orgânicos e inorgânicos. Esta proposta baseia-se na segunda fase de implantação da técnica no laboratório de óptica de materiais do Depto. de Física da UFAM.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES This work reports on the optical properties of chalcones molecules in solution, using methanol as solvent. For the characterization of the linear optical properties, were obtained absorbance spectra. While for the characterization of the nonlinear optical properties, it has been used techniques hyper-Rayleigh scattering and Z-scan. Using hyper-Rayleigh scattering technique, were determined the first hyperpolarizabilities of the molecules studied. With the Z-scan technique, we could obtain the two-photon absorption spectra at several wavelengths in the range of 480 to 790 nm. From the two-photon absorption spectra were possible to determine the coefficients of two-photon absorption and their respective cross section. The results help to understand the effects of substituents added to the basic structure of chalcones in both linear optical properties as nonlinear. Neste trabalho, estudamos as propriedades ópticas de moléculas de chalconas em solução, usando o metanol como solvente. Para a caracterização das propriedades ópticas lineares foram determinados os espectros de absorção. Na caracterização das propriedades ópticas não lineares foram utilizadas as técnicas de espalhamento hiper-Rayleigh e de varredura-Z. Utilizando a técnica de espalhamento hiper-Rayleigh foram determinadas as primeiras hiperpolarizabilidades das moléculas estudadas. Com a técnica de varredura-Z conseguimos obter os espectros de absorção de dois fótons em vários comprimentos de onda no intervalo dos 480 aos 790 nm. A partir dos espectros de absorção de dois fótons foi possível determinar o coeficiente da absorção de dois fótons e sua respectiva seção de choque. Os resultados ajudam a compreender os efeitos de substituintes, adicionados à estrutura básica das chalconas, tanto nas propriedades ópticas lineares quanto não lineares.

DUE THE SYSTEM DOES NOT RECOGNIZE EQUATIONS AND FORMULA, THE ABSTRACT CAN BE FOUND IN THE PDF FILE. CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior DEVIDO O SISTEMA NÃO RECONHECER EQUAÇÕES E FÓRMULA, O RESUMO E O ABSTRACT ENCONTRAM-SE NO ARQUIVO EM PDF.

The response of a material to an incident radiation can be described in terms of the susceptibility of the medium. In an atomic vapor, this susceptibility strongly depends on the frequency of the radiation and can vary over several orders of magnitude near the resonance. When a material is illuminated by light whose electric field is intense, the Kerr effect may become significant, showing a linear variation of the refractive index as a function of the intensity of the laser beam. Several techniques allow the measurement of this nonlinear effect. One of the simplest and most accurate is the z-scan technique. It consists in moving the medium to be probed along the axis of a focused laser beam. The transmittance through an aperture is measured as a function of the cell position and the obtained curve allows one to determine the nonlinear refractive index (n2) of the material. In this work, we investigate the nonlinear refractive index of a vapor of cesium atoms. We used the z-scan technique for various detunings around the Cs D2 transition (wavelength at 852 nm). To monitor the frequency of the laser, we simultaneously used an auxiliary saturated absorption setup and a Fabry-Perot analyzer. Through simple relationships between n2 and the aperture transmittance, we obtained a value for n2 as a function of the laser detuning. A theoretical model was developed to be compared to our experimental results. We used the density matrix formalism to calculate n2, taking into account the velocity distribution of the atoms in the calculation of the matrix elements. We started by treating the atoms as two-level systems, which allows us to test different limits of velocity integration. We then carried out a more realistic model for the D2 line of Cs, considering one fundamental level and three excited levels. We showed that for each hyperfine transition, the third-order fundamental-excited coherence depends on the population of the excited states as well as on the coherence created between the excited levels. To our knowledge, our experimental results are the first measurements of n2 for a cesium vapor, using the z-scan technique. The measured values of n2 are consistent with our theoretical calculations. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES A resposta de um meio material à radiação incidente pode ser descrita em termos da susceptibilidade ótica desse meio. Em vapores atômicos, essa susceptibilidade depende fortemente da freqüência da radiação e pode variar, em torno da ressonância, por várias ordens de grandeza. Quando um material é iluminado por um feixe de luz cujo campo elétrico é muito intenso, evidencia-se o efeito Kerr, ou seja, o próprio índice de refração do material varia linearmente com a intensidade do feixe laser. Para medir esse efeito não linear da polarização do material, existem varias técnicas na literatura. Uma das mais simples e precisa é a varredura z (z-scan). O z-scan consiste em deslocar o meio a ser estudado ao longo do eixo de um feixe laser focalizado. Mede-se então a transmitância através de uma abertura, em função da posição da célula. A partir dessa curva de transmitância, é possível determinar o índice de refração não linear do material. Neste trabalho, investigamos a dependência espectral do índice de refração não linear do vapor atômico de césio. Realizamos experimentos com a técnica z-scan para várias dessintonizações na linha D2 (comprimento de onda de 852 nm). O monitoramento da freqüência do laser é feito através de uma montagem auxiliar de absorção saturada e de uma cavidade Fabry-Pérot. Utilizando relações simples entre n2 e a transmitância na abertura, obtivemos um valor de n2 para cada dessintonização. Para interpretar os resultados experimentais, usamos o formalismo de matriz densidade para calcular teoricamente o n2. No cálculo dos elementos da matriz densidade, deve-se levar em consideração a distribuição de velocidades dos átomos. Iniciamos nosso modelo tratando os átomos como sistemas de dois níveis, com o objetivo de compreender os diferentes limites da integração em velocidade. Em seguida passamos para um modelo mais realista para a linha D2 do Cs envolvendo um nível fundamental e três excitados. Mostramos que, para cada transição hiperfina, a coerência fundamental-excitada de terceira ordem depende de efeito de população dos estados excitados e da coerência criada entre eles. Nossos resultados experimentais são, até onde sabemos, as primeiras medidas usando z-scan para a obtenção do indice de refração de vapor de césio. Os valores medidos de n2 são condizentes com os nossos cálculos teóricos.

CNPq INCT PPGMT O objetivo principal deste trabalho foi preparar e caracterizar coloides contendo estruturas micro e nanométricas de metais nobres (Ag e Au) para aplicações fotônicas. Tais estruturas apresentam propriedades ópticas, eletrônicas e catalíticas muito importantes que vêm sendo estudadas e exploradas exaustivamente desde a década passada. A produção destes colóides foi feita por três abordagens diferentes: Ablação laser em ambiente líquido (LAL), redução química na presença de agente oxidante e fotorredução utilizando LEDs de baixo custo operando na região do visível-infravermelho. Nas nanopartículas fabricadas por LAL em diferentes solventes na presença de PVP, o tamanho médio encontrado foi de 26,2 nm em água, 21,6 nm em álcool etílico e 18,7 nm em etileno glicol. As sínteses que empregaram reações de redução química e a fotoredução utilizando LEDs permitiram a sintonização das bandas de plasmons das nanopartículas variando a quantidade do precursor adicionado ao sistema e pela escolha do comprimento de onda de irradiação. A sintonizabilidade das bandas de plasmons das partículas sintetizadas por redução química foi possível na faixa de 460 a 850 nm. O tamanho médio das partículas produzidas por fotoredução foi encontrado na faixa de 30 a 150 nm dependendo do comprimento de onda do LED empregado. As frequências de ressonância dos plasmons de superfície destas partículas corresponderam aos comprimentos de onda de 475, 510, 580 e 725 nm obtidos por irradiação em 467, 475, 520 e 630 nm, respectivamente. Partículas micrométricas do tipo estrela e nanoprismas de ouro com tamanhos na faixa de 30 a 250 nm também foram preparados em etileno glicol e PVP por fotorredução com LEDs. A técnica de purificação dos colóides por centrifugação em gradiente viscoso de sacarose mostrou-se eficiente na homogeneização da dispersão de tamanhos e formas. O coeficiente de absorção de três fótons dos nanoprismas de ouro no comprimento de onda de 800 nm foi de ≈ 8,9 x 10-21 cm3/W2. As técnicas de caracterização empregadas neste trabalho foram: Absorção UV-visível, mobilidade eletroforética, Raios X, Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difração de elétrons e Varredura - Z (Z-Scan).

Due the system does not recognize equations and formula, the abstract can be found in the pdf file. CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Devido o sistema não reconhecer equações e fórmula, o resumo e o abstract encontram-se no arquivo em pdf.

Made available in DSpace on 2016-09-23T15:20:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Relatório+Final+-+Nauana+2012.pdf: 523404 bytes, checksum: 0d477e6dc884f4bdbedeab5d0164508d (MD5) Previous issue date: 2012-07-31 FAPEAM O Z-Scan consiste em medir a transmitância (normalizada pela intensidade incidente) de um feixe Gaussiano ao passar por uma amostra colocada entre uma lente e uma abertura controlável. A amostra é deslocada ao longo do eixo óptico da lente (posição z) em torno posição focal do feixe e a cada posição da amostra, a intensidade transmitida é registrada. Esta técnica será implementada no Laboratório de Óptica de Materiais da UFAM (OptiMa-UFAM) de forma inovadora, pois trata-se do único local na região Norte que terá tal sistema em operação. Isto permitirá ampliar as áreas de atuação do Laboratório possibilitando analisar de forma simples e robusta as propriedades ópticas não-lineares, tais como a absorção óptica e a refração, que só podem ser acessadas através de métodos experimentais específicos. Sendo aplicada a materiais sólidos, líquidos ou soluções aquosas, tanto em materiais orgânicos e inorgânicos.

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:25:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vinicius Mariani Lenart.pdf: 3756287 bytes, checksum: 06003df7bdc1780a870fa9cccf057a14 (MD5) Previous issue date: 2010-04-28 A modern branch of condensed matter physics is the study of unconventional fluids related to the class of "soft matter". Liquid crystalline systems are major sources of research in fundamental and applied physics. In this sense, many materials with these properties are widely produced and studied in order to understand and apply their properties in new technologies. A liquid crystal often used as a component in displays is E7. But recently have been studied a new class of functional materials that besides the liquid crystalline behavior has the property of emitting light. This work aims to study the nematic-isotropic phase transition of the liquid crystal E7, pure and doped with these new materials through the parameters of nonlinear optical obtained using the technique of Z-scan and also to measure changes in nonlinear optical properties of E7 due to this addition. Um ramo moderno da Física da matéria condensada é o estudo de fluidos não convencionais referentes a classe das "substâncias frágeis". Sistemas líquidos cristalinos são grandes fontes de pesquisas tanto em física fundamental quanto em aplicada. Nesse sentido, muitos materiais com estas propriedades são vastamente produzidos e pesquisados com o objetivo de entender e aplicar suas propriedades em novas tecnologias. Um cristal líquido muito utilizado como componente em mostradores é o E7. Porém recentemente vêm sendo estudada uma nova classe de materiais funcionais que além do comportamento líquido cristalino apresenta a propriedade de emitir luz. Este trabalho tem por objetivo, estudar a transição de fase nemático-isotrópica do cristal líquido E7 puro e dopado com estes novos materiais por meio de parâmetros ópticos não lineares obtidos através da técnica de Z-scan e também aferir as alterações nas propriedades ópticas não lineares do E7 causadas por essa adição.

In this work, we investigate the nonlinear optical properties of composites with carbon nanotubes using the Z-scan technique with laser high repetition rate. Using this technique we determine the value of nonlinear refraction index of the composites, evaluating their thermal and electronic contributions. The composites consist of single-walled carbon nanotubes, disperse in different surfactants (NaDDBS, NaC and organic solvent NMP) with different nanotube concentration. To perform the Z-scan technique, we use as a light source a Ti:Sapphire laser pulsed, delivering pulses of 200 fs, linearly polarized, with 76 MHz repetition rate and turned at 791 nm. The sample exposure was controlled by a chopper with a frequency of 14 Hz. The transmitted light was measured by a photodetector as a function of sample position. The composites analyzed present refractive nonlinear index that increases according to the concentration carbon nanotube. However, these composites doesn’t show nonlinear absorption in the experimental conditions used. CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior FAPEAL - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Alagoas Neste trabalho, investigamos as propriedades óticas não lineares de compósitos com nanotubos de carbono através da técnica de varredura Z com laser de alta taxa de repetição. Através das medidas realizadas, foi possível determinar o valor da refração não linear dos compósitos estudados e avaliar suas contribuições térmicas e eletrônicas. Os compósitos consistiam de nanotubos de parede única, dispersos em diferentes concentrações, nos surfactantes NaDDBS, NaC e no solvente orgânico NMP. A técnica de varredura Z foi empregada usando como fonte de luz um laser pulsado de Titânio Safira com pulsos de 200 fs, linearmente polarizados, com taxa de repetição 76 MHz e comprimento de onda de 791 nm. A exposição da amostra foi controlada por um chopper com freqüência de 14 Hz. A luz transmitida foi medida por um fotodetector em função da posição da amostra. Os compósitos analisados apresentaram refração não linear que aumenta, em módulo, devido ao aumento da concentração de nanotubos. Porém, estes compósitos não apresentaram absorção não linear nas condições experimentais utilizadas.

In this work we present the room-temperature phonon spectra of the rare-earth calcium oxyborates [RECa4O(BO3)3, RE=La and Gd] obtained using Raman scattering technique. The observed frequencies were assigned on the basis of the borate (BO3) vibrations and correlations with previous data reported for other similar compounds. The influence of the RE ion substitution on the phonon distribution is discussed. Two main features were observed when La3+ replaces for Gd3+: the frequency of most of the phonons shifts downwards and the frequency difference between the components of the 1(BO3) doublet decreases. All these features result from the monoclinic lattice expansion. We also present the z-scan characterization of the nonlinear refractive indices (n2) of these compounds, which are new promising Yb-doped laser hosts. High values of the nonlinear refractive indices indicate the possibility of substantial Kerr-lensing and selfphase modulation effects in femtosecond oscillators and amplifiers Nesta dissertação apresentamos os espectros de fônons dos oxiboratos de cálcio e terra-rara [RECa4O(BO3)3, RE = La e Gd], obtidos utilizando a técnica de espalhamento Raman. As freqüências observadas foram designadas com base nas vibrações do grupo BO3 e correlações com outros compostos similares já apresentados na literatura. Discutimos a influência da substituição do íon RE na distribuição de fônons destes compostos. Duas modificações foram observadas quando o Gd3+ é substituído pelo La3+: a freqüência da maioria dos fônons diminui e a diferença na freqüência entre as componentes do dubleto do (BO3) decresce. Todos estes resultados resultam da expansão da rede monoclínica. Também determinamos através da técnica de z-scan, o índice de refração não-linear (n2) destes compostos, que podem vir a ser utilizados como meios hospedeiros para lasers do tipo Yb-RECOB. Os elevados valores do índice de refração não-linear medidos indicam a possibilidade destes materiais exibiram efeitos tipo lente (Kerr-lensing) e de auto-modulação de fase substanciais, e, portanto, serem utilizados como osciladores e amplificadores lasers no regime de femtosegundos.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Este trabalho teve como objetivo principal a construção e utilização de um laser pulsado operando com travamentos de modos passivo. O laser construído tem a sua tecnologia toda baseada em fibras ópticas, e o travamento de modos é obtido através da rotação não linear da polarização. Foram realizadas caracterizações espectrais, temporais e medidas de rotação de polarização utilizando um polarímetro, em função da potência de bombeamento. Foi analisado também o efeito da dispersão na cavidade. O meio ativo laser foi uma fibra dopada com o íon terra rara Er+3 com absorção de 35 dB/m em 1530 nm, sendo esse meio ativo bombeado com um laser de diodo operando em 980 nm, gerando emissão laser em torno de 1560 nm. Com o laser foram gerados pulsos em torno de 5 picosegundos de largura temporal e uma taxa de repetição de aproximadamente 16 MHz. Dependendo do comprimento da cavidade, a taxa de repetição pode ser variada. O laser foi utilizado para medir o índice de refração não linear da água, utilizando para isso a técnica de varredura Z (Z-scan) com controle térmico. Na montagem do experimento foi usado o laser de fibra operando em 1562 nm, com pulsos da ordem de 6 ps de duração, e uma taxa de repetição da ordem de 29 MHz. Obtivemos para o índice de refração não linear da água o valor de n2 = −1,62×10−14cm2/W, que tem como origem o efeito não linear térmico presente em líquidos

Neste trabalho foi estudada a resposta não linear de vidros especiais e de sistemas nanoestruturados, como colóides e vitrocerâmicas contendo nanopartículas. A motivação para esta pesquisa advém do grande potencial de aplicabilidade dos materiais estudados na Fotônica. Por exemplo, materiais vítreos com alta não linearidade, que possuam uma rápida resposta não linear e que possam ser usados na óptica integrada, constituem uma classe de materiais de alto interesse tecnológico como possíveis candidatos a chaves lógicas totalmente ópticas. Quanto aos materiais nanoestruturados, suas propriedades podem ser controladas a partir de parâmetros préestabelecidos como o tamanho e a fração volumétrica das nanopartículas, e este controle os torna promissores para aplicações nas mais diversas áreas da Nanofotônica. Considerando isto, foi realizado um estudo sistemático das propriedades ópticas não lineares de vidros antimonetos e tungstatos-fluorofosfatos, e de dois tipos de compósitos: uma vitrocerâmica com nanocristais de NaNbO3 e sistemas coloidais com nanopartículas de prata. Foram estudados os comportamentos não lineares refrativos e absorsivos dos materiais, em função do comprimento de onda e da duração dos pulsos dos lasers de excitação, da composição vítrea dos sistemas e da concentração de nanopartículas. Técnicas experimentais, tais como excitação-e-prova, chave Kerr, varredura Z e limitação óptica, foram empregadas. A dependência da resposta não linear com parâmetros intrínsecos dos materiais foi interpretada, a partir de princípios básicos que definem o comportamento eletromagnético dos sistemas. Modelos teóricos apropriados foram aplicados aos resultados experimentais. Os principais resultados deste trabalho foram: · a caracterização não linear de vidros antimonetos e vidros tungstatos-fluorofosfatos para aplicações como chaveadores ópticos ultrarápidos e limitadores ópticos, respectivamente; · o estudo detalhado da resposta não linear de uma vitrocerâmica contendo nanocristais de niobato de sódio em função da fração volumétrica dos nanocristais; · a identificação de contribuições de alta ordem na susceptibilidade não linear de suspensões de nanopartículas de prata em sistema aquoso; · a observação, em colóide de prata com CS2, do cancelamento da refração e da absorção não linear devido a mecanismos de competição entre as susceptibilidades não lineares da nanopartícula de prata e do próprio CS2