Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Nesta dissertaÃÃo apresentamos os espectros de fÃnons dos oxiboratos de cÃlcio e terra-rara [RECa4O(BO3)3, RE = La e Gd], obtidos utilizando a tÃcnica de espalhamento Raman. As freqÃÃncias observadas foram designadas com base nas vibraÃÃes do grupo BO3 e correlaÃÃes com outros compostos similares jà apresentados na literatura. Discutimos a influÃncia da substituiÃÃo do Ãon RE na distribuiÃÃo de fÃnons destes compostos. Duas modificaÃÃes foram observadas quando o Gd3+ à substituÃdo pelo La3+: a freqÃÃncia da maioria dos fÃnons diminui e a diferenÃa na freqÃÃncia entre as componentes do dubleto do (BO3) decresce. Todos estes resultados resultam da expansÃo da rede monoclÃnica. TambÃm determinamos atravÃs da tÃcnica de z-scan, o Ãndice de refraÃÃo nÃo-linear (n2) destes compostos, que podem vir a ser utilizados como meios hospedeiros para lasers do tipo Yb-RECOB. Os elevados valores do Ãndice de refraÃÃo nÃo-linear medidos indicam a possibilidade destes materiais exibiram efeitos tipo lente (Kerr-lensing) e de auto-modulaÃÃo de fase substanciais, e, portanto, serem utilizados como osciladores e amplificadores lasers no regime de femtosegundos.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / Serà estudado nesta dissertaÃÃo o comportamento da propagaÃÃo de trÃs tipos de pulsos Ãpticos (Solitons, Quasisolitons e Gaussianos) ultracurtos na regiÃo de 1.55μm e a eficiÃncia de conversÃo destes na geraÃÃo de pulsos por meio do fenÃmeno nÃo-linear de mistura de quatro ondas (FWM) em uma fibra comum e em fibras com dispersÃo decrescente em sistemas multiplexados por divisÃo de comprimento de onda (WDM). Para tal usamos seis diferentes perfis de dispersÃo; Constante, Linear, LogarÃtmico, Gaussiano, Exponencial e HiperbÃlico; nas simulaÃÃes da propagaÃÃo dos pulsos atravÃs de 100 Km de fibras.Na anÃlise dos resultados observamos que a eficiÃncia de conversÃo decai quando aumentamos a separaÃÃo entre os canais independentemente do perfil. Dentre estes perfis para os trÃs tipos de pulsos quando na separaÃÃo de canal de 0.2nm o HiperbÃlico apresentou a maior eficiÃncia, sendo de aproximadamente 1000 vezes maior em magnitude se comparada aos perfis Constante, Linear e LogarÃtmico.Para o pulso Gaussiano, exceto pelo perfil HiperbÃlico todos os outros perfis apresentaram a mesma eficiÃncia a partir da separaÃÃo de 0.675nm. Os pulsos Soliton e Quasisoliton tambÃm apresentam tal exceÃÃo no perfil Exponencial. A eficiÃncia de conversÃo ao longo do comprimento da fibra foi analisada para os trÃs tipos de pulsos em cada um dos seis perfis. Em todos os tipos de pulsos os perfis que apresentaram maior eficiÃncia de conversÃo, em ordem decrescente foram o HiperbÃlico, o Exponencial e o Gaussiano. Os outros trÃs, Constante, Linear e LogarÃtmico, apresentaram eficiÃncias muito prÃximas nos trÃs tipos de pulsos. Durante a propagaÃÃo observamos a presenÃa de pulsos gerados pela instabilidade modulacional para os trÃs tipos de pulsos nos perfis Constante, Linear, LogarÃtmico, Gaussiano e Exponencial. Entretanto apÃs percorrido aproximadamente 20Km a instabilidade modulacional desaparece nos trÃs primeiros perfis e nos outros dois o fenÃmeno permanece atà o final da propagaÃÃo na maioria dos casos. Em todos os casos estudados houve um aumento da eficiÃncia de conversÃo do pulso no canal 3 quando do incremento da potÃncia dos pulsos incidentes nos canais 1 e 4. A anÃlise do fator de compressÃo mostrou que os pulsos Soliton e Quasisoliton no canal 1 apresentaram alargamento na maioria dos perfis. E o pulso Gaussiano no canal 1 sà apresentou alargamento no perfil HiperbÃlico. No canal 4 o pulso Soliton sà apresentou compressÃo no perfil HiperbÃlico, o pulso Quasisoliton apresentou alargamento somente nos perfis Exponencial e Constante, no pulso Gaussiano todos os perfis apresentaram compressÃo, exceto o Constante que ao fim da propagaÃÃo obteve o mesmo valor que no inÃcio desta. A compressÃo do pulso gerado no canal 3 em todos os casos apresentou uma forte oscilaÃÃo nos primeiros 20 Km propagados e nos pulsos Soliton e Quasisoliton o perfil Gaussiano apresentou uma variaÃÃo brusca depois de percorrido 60 Km e estabilizando-se antes do fim da propagaÃÃo. / This dissertation will study the behavior of the propagation of three types of optical pulses (Solitons, Quasisolitons and Gaussianos, short ultra in the area of 1.55μm) and their efficiencies of conversion in the generation of pulses through the non linear phenomenon of four waves mixture (FWM) in a common fiber and in fibers with decreasing dispersion in systems multiplexados by wavelength division (WDM). Six different dispersion profiles were used during the simulations of propagation of the pulses through 100km of fibers: Constant, Linear, Logarithmic, Gaussiano, Exponential and Hyperbolic. The analysis of the results concluded that the efficiency of conversion declines when he/she increases the separation of the channels independently of the profile. The Hyperbolic profiles presented the largest efficiency when in the separation of channel of 0.2nm, being of approximately 1000 times larger in magnitude if compared to the other profiles Constant, Lineal and Logarithmic. In the pulse Gaussiano all profiles presented the same efficiency starting from the separation of 0.675nm, except for the Hyperbolic profile. While in the Soliton and Quasisoliton pulses, the Exponential profiel also presents such exception. The conversion efficiency along the length of the fiber was analyzed for the three types of pulses for each one of the six profiles. For all of the types of pulses the profiles that presented larger efficiency in decreasing order were, the Hyperbolic, the Exponential and Gaussiano. The other three, Constant, Lineal and Logarithmic, presented very close efficiencies for the three types of pulses. The presence of pulses generated by the instability modulacional for the three types of pulses in the profiles Constant, Lineal, Logarithmic, Gaussiano and Exponential was observed during the propagation. After travelling approximately 20Km the instability modulacional disappears in the first three profiles in all types of pulses while in the other two profiles the phenomenon stays until the end of the propagation in most of the cases. There was an increase of the efficiency of the conversion of the pulse in the channel 3 when of the increment of the potency of the incident pulses in the channels 1 and 4 in all the three types of pulses in each one of the six profiles. The analysis of the compression factor indicated that the pulse generated in the channel 3 by mixture of four waves (FWM) and the incident pulse in the channel 4 always presented compression during the propagation. The incident pulse in the channel 1 also presented compression in most of the profiles and in the Hyperbolic profile it presented strong enlargement attributed to the loss of energy. In the pulse generated in the channel 3 in all of the cases a strong oscillation was observed in the first 20 Km while in the Soliton and Quasisoliton pulses the Gaussian profile presented an abrupt variation after traveling 60 Km and being stabilized before the end of the propagation. This analysis concludes that the control of the efficiency of conversion and of the compression factor in the generation of mixture of four waves is made possible by the use of fiber optic with decreasing dispersion.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Grades de Bragg nÃo-lineares tÃm sido consideradas desde o final do sÃculo passado para aplicaÃÃes em sistemas de comunicaÃÃes Ãpticas e sensoriamento. O estudo de pulsos ultra-curtos em grades de Bragg lineares, entretanto, sà tem sido considerado nos Ãltimos anos, devido ao desenvolvimento de tÃcnicas numÃricas especÃficas para se resolver o problema. Neste trabalho, foi realizado um estudo analÃtico-numÃrico das caracterÃsticas de transmissÃo e reflexÃo das grades de Bragg nÃo-lineares. Pela primeira vez, foram consideradas variaÃÃes periÃdicas da nÃo-linearidade no dispositivo operando no regime de onda continua, levando a uma nova classe de grades nÃo-uniformes. CaracterÃsticas dos estados bi- e multi-estÃveis foram extensamente investigados nas grades de Bragg nÃo-lineares. TambÃm, pela primeira vez, foi realizado o estudo numÃrico de pulsos ultracurtos ($sim$1 ps) incidindo em grades nÃo-lineares. O enfoque foi dado para a dependÃncia da intensidade de um pulso ultracurto ao passar por tal grade. Foram estudadas, ainda, as dependÃncias na forma temporal da profundidade de modulaÃÃo da grade e do Ãndice nÃo-linear. Grades apodizadas foram consideradas, jà que estas sÃo de importÃncia fundamental nos sitemas de comunicaÃÃes modernos. / Nonlinear fiber Bragg gratings has been considered since the end of last century for applications in optical communications and sensor techniques. The investigation of ultrashort pulses in linear Bragg gratings, however has been considered in the last few years due the development of specifical numerical techniques to solve this problem. In the present work an analytical and numerical study of the reflection and transmission characteristics of nonlinear Bragg gratings was done. For the first time, it has been considered periodic variations of the nonlinearity in that devices operating in the continuous wave regime, leading to a new class of nonuniform gratings. It was extensively investigated the bi- and multistable characteristics in these nonlinear fiber Bragg gratings. Also, for the first time, the numerical study of ultrahsort pulses ($sim$1 ps) incident in nonlinear gratings was done. The focus was the input pulse intensity dependence on that gratings. Also, the depedences in the time shapes of grating index modulation depth and nonlinear index were studied. Apodized gratings were considered since they are of fundamental importance in modern communications systems.