Made available in DSpace on 2014-10-09T12:54:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:09:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 12721.pdf: 1311096 bytes, checksum: 22084656a59baab5efae7aa9f7ff9481 (MD5) / Dissertacao (Mestrado Profissionalizante em Lasers em Odontologia) / IPEN/D-MPLO / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP; Faculdade de Odontologia, Universidade de Sao Paulo, Sao Paulo

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2014-11-10T12:16:48Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-11-10T12:16:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A reparação óssea é um fator crítico para o sucesso de procedimentos odontológicos e ortopédicos que necessitem do corte ósseo, sendo desejado que esta ocorra de forma rápida e eficaz. Uma maior compreensão da reparação óssea em um nível estrutural e molecular é o primeiro passo para o desenvolvimento de técnicas de corte e terapias regenerativas. Neste contexto, a técnica de FTIR possibilita obter informações sobre a estrutura e composição de tecido mineralizado. O principal objetivo deste projeto foi verificar a eficácia da espectroscopia FTIR na caracterização de diferentes estágios da reparação óssea após a realização de remoção óssea utilizando duas ferramentas de corte: o laser de Er,Cr:YSGG ou uma broca carbide multilaminada, em alta rotação. Foi realizada a remoção de dois fragmentos ósseos da mandíbula de 30 coelhos, e o processo de reparação óssea foi estudado imediatamente, 3, 7, 15, 21, e 28 dias após o procedimento cirúrgico. Utilizou-se a técnica de espectroscopia FTIR para a aquisição das imagens espectrais dos diferentes estágios de reparação, e foi analisada a proporção entre os compostos do tecido utilizando as bandas de amidas, colágeno, carbonato e fosfato dos espectros de absorção. Também foi realizada a análise histológica dos mesmos estágios de reparação estudados. A técnica de espectroscopia FTIR se mostrou eficaz na caracterização do processo de reparação óssea. Observou-se uma tendência de aumento na proporção de compostos orgânicos até o Grupo 15D, após o qual houve aumento na proporção de compostos inorgânicos indicando maior mineralização após este período. Os resultados da análise histológica mostraram diferenças nos primeiros estágios de reparação entre o corte ósseo com o laser de Er,Cr:YSGG e a broca em alta rotação. Essas diferenças não foram detectadas na espectroscopia FTIR com as técnicas de análise utilizadas. Ainda assim, os resultados obtidos mostraram que a técnica de espectroscopia FTIR foi sensível às alterações de conteúdo orgânico no processo de reparação do tecido ósseo, podendo auxiliar com o desenvolvimento de novas técnicas e ferramentas para melhorar a eficiência deste processo. / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-12-08T17:00:54Z No. of bitstreams: 1 felixsoaresdelimaneto.pdf: 3304649 bytes, checksum: 1cb4641ba963788c0c4b2143b23a8c5d (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-12-22T11:34:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 felixsoaresdelimaneto.pdf: 3304649 bytes, checksum: 1cb4641ba963788c0c4b2143b23a8c5d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-22T11:34:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 felixsoaresdelimaneto.pdf: 3304649 bytes, checksum: 1cb4641ba963788c0c4b2143b23a8c5d (MD5) Previous issue date: 2011-11-28 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho foram estudados vidros borossilicatos dopados com nanopartículas de enxofre e íons de Er+3 com o objetivo de determinar a difusividade térmica do sistema vítreo (SNABP), através da técnica de Espectroscopia de Lente Térmica. As propriedades espectroscópicas de tais amostras foram investigadas por meio das medidas de absorção _óptica na região espectral de 400 a 2000 nm. A caracterização das propriedades termo- _ópticas foram realizadas por meio da espectroscopia de Lente Térmica de feixe duplo no modo descasado com excitação em 50mW a 3W. Verificou-se que a difusividade térmica diminuiu quando a matriz SNABP foi dopada com nanocristais de PbS e íons Er3+. Com o tratamento térmico, a amostra SNABP Er manteve a menor difusividade praticamente em todos os tempos. Os resultados foram discutidos em termos de transporte de calor por fônons, onde a redução da difusividade térmica observada foi analisada considerando a diminuição do livre caminho médio dos fônons devido aos efeitos de espalhamento. / In this work we studied borosilicate glasses doped with nanoparticles of sulfur and Er3+ ions in order to determine the thermal diffusivity of the glassy system (SNABP), using the thermal lens technique. The spectroscopic properties of these samples were investigated by measuring absorption in the optical spectral region from 400 to 2000nm. The characterization of the thermo-optic properties was performed by thermal lens tecniqueby with excitation at 50mW to 3W. It was found that the thermal difusivity decreased when the SNABP matrix was doped with PbS nanocrystals and Er3+ ions. Thermal treatment of the SNABP samples reduced the thermal difusivity. The results were discussed in terms of heat transport by phonons, where the observed reduction in thermal diffusivity was analyzed considering the decrease in the mean free path of phonons due to the scattering effects.

O presente trabalho apresenta a produção e a investigação das propriedades ópticas de guias de onda vítreos baseados no sistema PbO-GeO2, codopados com íons de érbio de itérbio e contendo nanopartículas metálicas de ouro e prata, para aplicações como dispositivos fotônicos na terceira janela de telecomunicações (1530 nm). Os guias de onda foram obtidos por meio de processos convencionais utilizados em microeletrônica usando a técnica RF Magnetron Sputtering para deposição do material sobre uma estrutura do tipo PEDESTAL. Os primeiros guias produzidos apresentaram irregularidades laterais próximas ao núcleo que contribuíram para o aumento das perdas. Mudanças no processo de fabricação como a diminuição da espessura da máscara de cromo usada para a corrosão do SiO2, etapa adicional para a corrosão e a diminuição da espessura do guia de onda proporcionaram redução das perdas por propagação e aumento do ganho óptico em ~50% estimado em 6,0 dB/cm, em 1530 nm, para um guia de onda de 80 µm de largura. Entretanto, as dificuldades para medir guias com menores larguras levaram-nos a produzir guia de onda PEDESTAL utilizando SiO2 como máscara de corrosão do silício que permitiram redução significativa das irregularidades lateral; neste caso foi possível medir a perda e o ganho em guias com largura de até 1 µm. Acrescenta-se que guias de 6 µm tiveram aumento do ganho em 50% na presença de nanopartículas de ouro, atingindo 7,5 dB/cm para potência de bombeamento de 60 mW, portanto inferior à utilizada para o caso do guia sem nanopartículas de ouro, cuja saturação do ganho ocorreu em 100 mW. Guias com nanopartículas de prata foram também produzidos, obtendo-se ganho máximo de 4,0 dB/cm para um guia de 80 µm. Os resultados obtidos nos guias de onda PbO-GeO2 codopados com Er3+ e Yb3+ são promissores e mostram possibilidade de aplicação dos guias de onda como amplificadores ópticos na terceira janela de telecomunicações. / This work presents the production and investigation of optical properties of erbium and ytterbium ions codoped PbO-GeO2 waveguides, containing metallic nanoparticles (NPs), for applications as photonic devices in the third window Telecommunications (1530 nm). The waveguides were obtained by microelectronics conventional processes and by RF Magnetron Sputtering technique using a pedestal type structure. The first pedestal waveguides presented irregulaties, in the lateral region, that contributed to the propagations losses enhancement. Changes in the fabrication process, as the decrease of the chromium used for SiO2 corrosion, additional step for the etching and decrease of the waveguide thickness provided reduction of the propagation losses and enhancement of the optical gain of about 50%; so we obtained 6.0 dB/ cm, at 1530 nm, for 80 µm waveguide width. The difficulty to measure waveguides with smaller width lead us to develop PEDESTAL waveguides using SiO2 as silicon mask for corrosion enabled the decrease of the roughness nearby the core. In this case it was possible to measure propagation losses and gain for waveguides width of 1 µm. It was obtained enhancement of 50 % for the waveguides with 6 µm width in the presence of gold NPs and the result was 7.5 dB/cm at 60 mW pumping power; for the case of the waveguide without gold NPs gain saturation occurred at 100 mW. Waveguides with silver NPs were also produced and the maximum gain was of 4.0 dB/cm for 80 µm. These results show the possibility of using Er3+and Yb3+ codoped PbO-GeO2 pedestal type waveguides as optical amplifiers in the third telecommunications window.

Orientador: Leandro Russovski Tessler / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin. / Made available in DSpace on 2018-08-12T12:50:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mustafa_Danilo_D.pdf: 6205276 bytes, checksum: 59c05edb31d8e98587b99bb8946e265f (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: No presente trabalho apresentamos um estudo da luminescência de érbio em nanocristais de silício (nc-Si) e nanofios de óxido de zinco (nw-ZnO). Os nanocristais de silício com érbio são obtidos através do tratamento térmico de filmes finos amorfos de sub-óxidos de silício (SiOx) preparados por rf-sputtering, variando a concentração de Oxigênio e érbio durante o crescimento. O érbio é adicionado aos filmes cobrindo parcialmente a superfície do alvo de silício com pequenos cacos de érbio metálico. Medidas de espectroscopia Raman e microscopia eletrônica de alta resolução (HRTEM) fornecem o tamanho e densidade de nanocristais em cada amostra. Medidas de fotoluminescência (PL) dos nanocristais na temperatura ambiente mostram que o tamanho dos nanocristais varia com a concentração de oxigênio e temperatura de tratamento térmico. A dependência da PL dos nanocristais com a temperatura pode ser entendida considerando a competição entre processos radiativos e não-radiativos. Em amostras com érbio a taxa de recombinação não-radiativa é maior que nas amostras sem érbio. O estudo da PL dos nanocristais e dos íons Er3+ mostra que o Er3+ funciona como um centro de recombinação não-radiativa para a energia proveniente da recombinação de portadores nos nanocristais. Neste caso, parte da energia gerada nos nanocristais é transferida para os íons Er3+ ao invés de ser emitida na forma de fótons. Também é possível observar que a intensidade da PL do Er3+ depende da intensidade da PL dos nanocristais e é maior em amostras contendo nanocristais de ~3nm (que emitem em ~1,5eV), indicando que a transferência é ressonante (com a excitação 4I15/2 ---> 4I9/2 do Er3+ que corresponde a uma energia de 1,5eV). Os nanofios de ZnO com érbio são preparados por deposição vapor-liquid-solid (VLS) e por electrospinning. Em amostras preparadas por VLS, o érbio é depositado sobre os nanofios após sua preparação. No electrospinning um composto organometálico de érbio é adicionado ao polímero precursor. É observada luminescência de érbio quando as amostras são excitadas com um comprimento de onda ressonante com algum nível mais energético do Er3+. Nanocristais de E2O3 são observados por HRTEM na superfície dos nanofios preparados por VLS. Medidas de EXAFS revelam que a vizinhança do Er nessas amostras é idêntica à do óxido Er2O3, indicando que não ocorreu dopagem substitucional do ZnO. / Abstract: We present a study of erbium luminescence in silicon nanocrystals (nc-Si) and zinc oxide nanowires (nw-ZnO). Silicon nanocrystals are produced by annealing of amorphous sub-oxide thin films (SiOx) prepared by rf-sputtering varying the oxygen and erbium concentration during growth. Erbium is added by partially covering the silicon target surface with small pieces of metallic erbium. Raman spectroscopy and HRTEM measurements reveal the size and density of nanocrystals in each sample. Photoluminescence (PL) measurements at room temperature show that the nanocrystal size changes with oxygen concentration and annealing temperature. The PL dependence on the temperature can be understood considering a competition between radiative and non-radiative processes. In samples with erbium the non-radiative recombination rate is higher than in samples without erbium. The study of the nanocrystal and Er3+ PL show that Er3+ behaves as non-radiative recombination centers for excited carriers in the nanocrystals. Part of the energy from the nanocrystals is transferred to Er3+ instead of being emitted as light. The Er3+ PL intensity depends on the nanocrystal PL intensity and is higher in samples containing nanocrystals ~3nm (which emit at ~1.5eV), indicating that the energy transfer is resonant (with the 4I15/2 -----> 4I9/2 Er3+excitation at ~1.5eV) ZnO nanowires were prepared by vapor-liquid-solid (VLS) deposition and by electrospinning. In the VLS method erbium is deposited on the nanowires after growth. In the electrospinning method a metallorganic compound is added to the polymer precursor. Erbium PL is observed when the samples are excited by one of the Er3+ higher transitions. Er2O3 nano-crystals are observed by HRTEM on the surface of the nanowires prepared by VLS. EXAFS measurements in these samples show that the Erneighborhood is identical to that of E2O<>3 indicating that there was no substitutional / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências

Diante dos avanços científicos da odontologia visando o selamento perfeito das cavidades com adesão, desenvolvimento de materiais, técnicas e maior compreensão das características do substrato dental, a tecnologia a laser de Er:YAG (2,94 mm) apresenta-se como recurso eficiente para o tratamento superficial da dentina, isoladamente ou em associação ao condicionamento ácido, em baixa densidade de energia. Para obtenção de uma zona microrretentiva (camada híbrida, tags e microtags) mais uniforme e evitarem-se aspectos críticos de adesão como o colapso da trama protéica, sua remoção pela desproteinização com hipoclorito de sódio (NaOCl) tem sido proposta. O presente estudo teve por objetivo pesquisar a interação de diferentes tratamentos superficiais em dentina bovina (condicionamento ácido convencional, laser de Er:YAG e desproteinização), avaliar a resistência adesiva à tração utilizando-se um sistema adesivo à base de acetona, e analisar as superfícies dentinárias submetidas a estes diferentes tratamentos em microscopia eletrônica de varredura (MEV). Verificou-se que o laser de Er:YAG em baixa densidade de energia (19,29 J / cm2, a 60 mJ e 2 Hz) pôde influenciar positivamente na resistência adesiva da dentina, comparando-se ao condicionamento ácido convencional. A associação laser e ácido no tratamento de superfície dentinária aumentou a resistência adesiva independente de ter-se realizado ou não a desproteinização. A observação em MEV das superfícies dentinárias tratadas com o laser de Er:YAG seguido da desproteinização com NaOCl revelou aspecto morfológico microrretentivo, embora o comportamento adesivo tenha produzido baixos valores de resistência à tração. / Under scientific improvements in dentistry towards the perfect cavity sealing and adhesion, the development of materials, techniques and the better understanding of dental substrate features, the Er:YAG laser (2,94 mm) technology plays a role as an efficient tool in dentin surface treatment, performed in low energy density, whether isolated or in association with acid etching. In order to obtain a more uniform mircro-retentive zone (hybrid layer, tags and microtags) and to avoid the critical aspects on adhesion such as the collagenous demineralized zone collapse, it has been proposed the removal of this collagenous zone with the sodium hypochlorite (NaOCl) protein depletion technique. The aim of the present study was to evaluate the interaction of these surface treatments in bovine dentin (conventional acid etching. Er:YAG laser and protein depletion), to measure the tensile bond strength of the treated dentin surfaces, by using an acetone-based adhesive system and to observe the dentin surfaces under scanning electron microscopy analysis (SEM). The results showed that Er:YAG laser performed in low energy density (19,29 J / cm2, at 60 mJ and 2 Hz) could positively influence in dentin tensile strength, as good as conventional acid etching. The laser / acid association in dentin treatment increased tensile bond strength whether had it been performed the NaOCl protein depletion or not. SEM observation of Er:YAG dentin treated surfaces followed by NaOCl had shown a morphologic micro-retentive pattern; however, its tensile bond strength values came out to be low.

Orientador: Carlos Kenichi Suzuki / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T09:09:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gusken_Edmilton_D.pdf: 6952554 bytes, checksum: 8821d17728533a1b9ab6e2f57e4b4f51 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: A emissão do érbio na região de comprimentos de onda usada em comunicações ópticas tem despertado grande interesse tecnológico, especialmente quando este é incorporado à matriz de sílica. Entretanto, a dificuldade maior está na sua inserção em concentrações elevadas e de forma homogênea, e mesmo na atualidade, o mecanismo de dopagem da sílica com érbio ainda não é totalmente conhecido. Nesta pesquisa, foi desenvolvido um esforço concentrado no trabalho de entender e controlar a nanoporosidade da sílica através de diversos parâmetros de fabricação usando a técnica de deposição axial fase vapor, e também por tratamento térmico posterior à deposição. Duas metodologias de dopagem do érbio foram utilizadas: (i) imersão da preforma de sílica nanoestruturada em solução de c1oretode érbio em etanol; e (ii) deposição simultânea da solução de érbio aspergido com nanopartículas de sílica sintetizados em chama de Hz/Oz. A utilização da primeira metodologia de dopagem, juntamente com os resultados de estudo de caracterização, tiveram como principal mérito o entendimento do mecanismo de incorporação do érbio em nível nanoestrutural. A segunda metodologia demonstrou a alta eficiência e economia do método com a incorporação de alguns milhares de ppm's atômico de érbio com a correspondente resposta fotoluminescente / Abstract: A special property of erbium to emit light in the wavelength used for optical communications has aroused great technological interest, particularly for erbium doped fiber and devices. However, the key point of this technology is to get high concentration and homogeneouserbium doping into silica structure. Even now, the doping mechanism of erbium in silica glass is still not well known. A research work to study and to control the nanoporosity in silica glass has presently been developed by using various processing parameters of vapor phase axial deposition technique. Post-deposition heat treatment to control the distribution of nanoporosity has also been applied. Two methods to dope erbium have been developed: (i) immersion of nanostructured silica preform into a solution of erbium chloride and ethanol, and (ii) simultaneousdeposition of silica nanopartic1es and vaporized erbium chloride in Hz/Oz flame. The merit of the first doping methodology was to understand the doping mechanism in nanostructurallevel. And the result of the second technique demonstrated a new procedure to obtain highIy efficient and low cost erbium doped silica preform containing a concentration of few thousands atomic ppm with corresponding photoluminescence response / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

La thèse montre des solutions pour la réalisation de circuits photoniques intégrés utilisant le caractère volumétrique et les très faibles pertes en propagation des solitons spatiaux. On s'intéresse aux éléments de base : interconnexions, sources et router optique (comme dispositif d'élaboration). Interconnexions et sources sont réalisé dans le niobate de lithium (LN) qui fournis des structures avec une très longue durée temporelle. Le fonctionnement d'un router optique est démontré dans le semiconducteur photo-réactif (PR) InP:Fe en raison de sa sensitivité aux longueurs d'onde infrarouges (IR) et à son temps de réponse rapide. On montre que les pertes en propagation dans les interconnexions solitoniques peuvent être réduites à nouveau en utilisant un faisceau en polarisation ordinaire qui augmente la variation d'indice de réfraction induite. La réalisation de sources intégrées solitoniques est étudié pour avoir émission en bleu à 400nm et en IR à 1530nm. Celles en bleu sont obtenues par génération de deuxième harmonique ; le rôle du bleu pour la formation des solitons est montré et ses propriétés physiques étudiées. Celles en IR sont obtenues en dopant le LN avec des ions (actifs) d'erbium. Leurs effets sur les paramètres PR sont présentés et les solitons spatiaux sont obtenus en excitant l'absorption soit du LN soit de l'erbium. L'amplification de la luminescence est étudié numériquement. Le routage optique dans le InP:Fe est obtenu en faisant interagir deux solitons cohérents et en changeant leur phase relative. L'augmentation de la séparation ou leur fusion est analysé en fonction de la distance entre eux, température et intensité de la lumière / Solutions for the realization of integrated photonic circuits with the advantages that spatial solitons offer, like their volumetric nature and the very low propagation losses are shown. Interconnections, sources and optical router (as signal elaboration device) are investigated. Interconnections and sources are experimentally demonstrated in lithium niobate (LN) that provides long-lasting structures thanks to its very long dielectric relaxation time. The optical router working principle is realized in the photorefractive semiconductor InP:Fe because of its sensitivity in infrared radiation and its fast response time. To improve solitonic interconnections, an analysis based on propagation losses in function of light polarization and LN anisotropy is done. The key role played by an ordinary polarized beam on the induced refractive index variation is exploited. Integrated sources in solitonic waveguides for the emission of blue at 400nm and of an infrared beam at 1530nm are investigated. Sources emitting in blue are obtained via a second harmonic generation process ; blue seed role in spatial soliton formation is demonstrated and its physical properties are investigated as well. The infrared one is achieved by doping LN with (active) erbium ions. Their effects on the photorefractive parameters are exploited and spatial solitons realized both pumping direcly erbium absorption lines and the LN ones. Luminescence amplification is studied numerically. Optical routing in InP:Fe is achieved by making two coherent solitons interact by changing their relative phase. Separation increasing or fusion is analyzed in function of mutual distance, temperature and light intensity

M.Phil. / This dissertation describes the design and experimental realization of an all-optical active Q-switched Erbium-doped fibre ring laser. The aim of this research is to propose an approach of Q-switching mechanism for a fibre laser. The Q-switch device combines a fibre Bragg grating and a tunable fibre Fabry-Perot filter. The Q-switching principle is based on dynamic spectral overlapping of two filters, namely FBG based filter and tunable F-P filter. When the spectra overlap, the filter system has the maximum transparency, the laser cavity has minimal losses and it can release the stored power in the form of the giant impulse. A series of experiments are performed to optimize the all-optical active Q-switched Erbium-doped ring laser system in term of output peak power and time duration of laser pulses. Two different Erbium-doped fibres having different Erbium ion concentration are used in this experimental investigation. The first fibre, with an Erbium ion concentration of 2200 ppm and pump absorption of 23.4 at 980 nm is referred to as “high concentration” and the second with an Erbium ion concentration of 960 ppm and pump absorption of 12.4 at 980 nm is referred to as “low concentration” To optimize the Q-switched fibre laser system, different parameters were investigated such as the length of the Erbium-doped fibre, the output coupling ratio, the repetition rate of pulses and the concentration of the Erbium Doped Fibres. The achieved output laser pulse characteristics, peak power and time duration, were 580 mW and 13 μs respectively, at 1 kHz of repetition rate. These characteristics were obtained using a length of 3.5 m “low concentration” Erbium-doped fibre in a ring laser cavity; the output coupling is 90 %, for a pump power of 80 mW. Employing this all-optical Q-switching approach, a simple, robust all-optical active Q-switched Erbium-doped laser is demonstrated.

Silicon (Si) and silicon nitride (Si3N4) have become the dominant photonic integrated circuit (PIC) material platforms, due to their low-cost, wafer-scale production of high-performance circuits. However, novel materials can offer additional functionalities that cannot be easily accessed in Si and Si3N4, such as light emission. Tellurium oxide (TeO2) is a novel material of interest because of its large linear and non-linear refractive indices, low material losses and large rare-earth dopant solubility, with applications including compact low-loss waveguides and on-chip light sources and amplifiers. This thesis investigates the post-processing integration of TeO2 devices onto standardized Si and Si3N4 chips to incorporate TeO2 material advantages into high-performance PICs. Chapter 1 introduces the state-of-the-art functionality for various integrated photonic materials as well as methods for integrating multiple materials onto single chips. Chapter 2 presents the development of a high-quality TeO2 thin film fabrication process by reactive RF sputtering, with material refractive indices of 2.07 and optical propagation losses of <0.1 dB/cm at 1550 nm. Chapter 3 investigates a conformally coated TeO2-Si3N4 waveguide platform capable of large TeO2 optical confinement and tight bending radii, characterizing fiber-chip edge couplers down to ~5 dB/facet, waveguide propagation losses of <0.5 dB/cm, directional couplers with 100% cross-over ratio, and microresonators with internal Q factors of 7.3 × 105. In Chapter 4 a spectroscopic study of TeO2:Er3+-coated Si3N4 waveguide amplifiers was undertaken, with internal net gains of up to 1.4 dB/cm in a 2.2-cm-long waveguide and 5 dB total in a 6.7-cm-long sample demonstrated, predicted to reach >10 dB could 150 mW of pump power be launched based on a developed rate-equation model. Chapter 5 demonstrates TeO2-coated microtrench resonators coupled to silicon waveguides, with internal Q factors of up to 2.1×105 and investigates environmental sensing metrics of devices. Chapter 6 summarizes the thesis and provides avenues for future work. / Thesis / Doctor of Philosophy (PhD)