Describe algunos temas teóricos que involucran técnicas experimentales para encontrar los valores de algunos parámetros ópticos no lineales. El estudio de los efectos ópticos no lineales nos proporciona una riqueza de información sobre la interacción de la intensidad de la radiación con la materia, asimismo nos proporciona nuevas tecnologías que pueden ser usadas para realizar las tareas que son más difíciles o imposibles con la óptica lineal. Ejemplos de tales tecnologías emergentes, son up-conversión, la conversión de frecuencia óptica en la que la radiación coherente que es generada por un láser en una parte del espectro es convertida en otra radiación coherente en una región espectral completamente diferente. En esta forma la radiación coherente se hace disponible en otros regímenes espectrales que son inaccesibles por los láseres comerciales. La aplicación de la óptica no lineal a la espectroscopia, ha sido desarrollada para aumentar el espectro y la resolución espectroscópica. / Tesis

Esta tese aprsenta a analise de biestabilidade optica em dispositivos volumetricos que utilizam cristais de ';LiNbOIND.3'; comomaterial eletro-optico linear. Dispositivos biestaveis envolvendo interferometros de Michelson e modulador optico de amplitude com polarizadores cruzados foram analisados e implementados. As potencialidades destes dispositivos na construcao de portas logicas, multivibradores e limitadores opticos foram identificadas experimentalmente. A analise dinamica do modulador de amplitude contendo uma malha de realimentacao com tempo de atraso elevado foi desenvolvida de forma criteriosa. Neste dispositivo o tempo de atraso elevado foi obtido atraves da utilizacao de onda acustica. Esta opcao permite ajustar o tempo de atraso de forma muito pratica e simples. Os resultados experimentais permitiram identificar o comportamento dinamico desde um regime de estabilidade ate o regime caotico. Os resultados experimentais apresentam concordancia satisfatoria com previsoes teoricas.

SANTOS, Rodrigo Galvão dos, também é conhecido em citações bibliográficas por: GALVÃO, Rodrigo dos Santos / Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-08-31T21:21:44Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Rodrigo Galvão dos Santos.pdf: 6512201 bytes, checksum: 3432f9c76554ca0ad73a3e217eaf70ef (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-09-17T20:59:17Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Rodrigo Galvão dos Santos.pdf: 6512201 bytes, checksum: 3432f9c76554ca0ad73a3e217eaf70ef (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-17T20:59:17Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Rodrigo Galvão dos Santos.pdf: 6512201 bytes, checksum: 3432f9c76554ca0ad73a3e217eaf70ef (MD5) Previous issue date: 2017-07-31 / CNPq / In this M. Sc. thesis, we apply the Confocal Microscopy (CM) technique for optical characterization of single β–barium-borate (BBO) nanocrystals (NCs). CM can produce images by reflection and fluorescence with high signal-to-noise ratio. Our experimental setup allows the measurement of the SH polarization response to be recorded and the results can be used to determine the NCs orientation as well as to obtain information about the NL susceptibility tensor, allowing a detailed characterization of the sample. Home-synthesized BBO NCs were previously characterized by several techniques such as X-ray diffraction (XRD), High-Resolution Transmission Electronic Microscopy (HRTEM), Selected Area Electron Diffraction (SAED) and Diffuse Reflectance (DR), assuring that non-centrosymmetric and single crystalline phase have been synthesized. The NCs have average dimensions of 150 nm×15 nm×15 nm, and these needles are oriented in the direction of the crystallographic c-axis. On the other hand, the HRTEM and SAED showed the presence of defects in the needles composed of crystallites about 10 nm in size that are formed during the growth by the rotation of crystallographic planes around the c-axis. Due to symmetry properties of BBO, the technique employed in this work cannot discern rotations along the c-axis and thus, the defects are effectively irrelevant to SH CM as well to polarization dependent measurements. The experimental setup uses a mode-locked Ti:Sapphire laser (120 fs, 76 MHz, 820 nm) as a light source for a home-made inverted optical confocal microscope employing a 100X NA=1.25 objective, set under a piezo module for scanning the sample in relation to the laser focal region. A dichroic mirror serves as a beam splitter, ensuring the incidence of the laser on the sample and the transmission of the SH signal. The confocal aspect is obtained by using a 10 μm pinhole in the detection path. Spectral information is obtained with a monochromator equipped with a photomultiplier. A half-wave plate placed right before the dichroic mirror allows measurements of the SH signal as a function of the laser polarization orientation. Several images of single NCs were made by raster scanning of the sample in 2 and 3 dimensions, showing a good agreement with the corresponding imaging theory. The polarization dependence of the SH signal allowed the identification of individual particles from aggregates and the data was fitted using a model that takes into account the BBO symmetries and the optical elements in the setup. The model considers: i) the electrostatic approximation; ii) the effects of the microscope’s objective used to focus the light on the sample in epi-geometry configuration and iii) the properties of χ⁽²⁾ for the β–BBO NCs. The results constitute a proof of concept for high resolution CM of single NL emitters as well an optical characterization for BBO NCs not hitherto described in the literature. / Nesta dissertação de mestrado, nos aplicamos a técnica de Microscopia Confocal (MC) para caracterização óptica de nanocristais (NCs) individuais de Beta-Borato de bário (BBO). A MC e capaz de produzir imagens por reflexão e fluorescência com elevada relação sinal-ruído. Nosso aparato experimental permite que a medida da resposta de polarização seja registrada e que os resultados sejam usados para determinar a orientação dos NCs bem como obter informações sobre o tensor de susceptibilidade NL, permitindo uma caracterização detalhada da amostra. NCs de BBO de síntese própria foram previamente caracterizados por diversas técnicas como difração de raio-X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (METAR), difração de elétrons de área selecionada (DEAS) e refletância difusa (RD), garantindo que foi obtida uma fase cristalina unica e nao centrossimétrica. Os NCs tem um tamanho médio de 150 nm×15 nm×15 nm e essas agulhas são orientadas na direção do eixo cristalográfico c. Por outro lado, a METAR e a DEAS mostraram a presença de defeitos nas agulhas compostos por cristalitos de cerca de 10 nm de diâmetro que são formados durante o crescimento pela rotação dos planos cristalográficos em torno do eixo c. Devido a propriedades simétricas do BBO, a técnica empregada neste trabalho não é capaz de distinguir tais rotações, logo, os defeitos são efetivamente invisíveis a MC assim como as medidas de polarização. O arranjo experimental usa um laser de Ti:Sa (120 fs, 76 MHz, 820 nm) como a fonte luminosa para um microscópio confocal invertido manufaturado, que emprega uma objetiva posicionada num modulo piezo para varredura da amostra com relação a posição focal do laser. Um espelho dicroico atua como um divisor de feixe, garantindo a incidência do laser na amostra e a transmissão do sinal de SH. O aspecto confocal e obtido usando um pinhole de 10 μm no caminho de deteccao. Informacao espectral e obtida com um monocromador equipado com uma fotomultiplicadora. Uma placa de meia onda colocada antes do espelho dicroico permite medidas do sinal de SH como função da orientação de polarização do laser. Diversas imagens de NCs individuais foram feitas por raster scan da amostra em 2 e 3 dimensões, mostrando uma boa concordância com a teoria de formação de imagens correspondente. A dependência de polarização do sinal de SH permitiu a distinção entre partículas individuais e agregados e os dados foram ajustados com um modelo que leva em consideração as simetrias do BBO e os elementos ópticos do setup. O modelo considera: i) a aproximação eletrostática; ii) os efeitos da objetiva de microscópio usada para focalizar a luz na amostra em configuração de reflexão e iii) as propriedades de χ⁽²⁾ para os NCs de β–BBO. Os resultados constituem uma prova de conceito para MC de alta resolução de emissores individuais NL bem como uma caracterização óptica de NCs de BBO ate então não descrita na literatura.

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:06:47Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7760_1.pdf: 4418329 bytes, checksum: 623aea6599996c3b5580f3ca548f892b (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A região de comprimento de onda do espectro eletromagnético usado nas telecomunicações ópticas são definidas pela International Telecommunications Union (ITU) como, banda C (Conventional Band, 1530-1565 nm), banda L (Long Wavelength Band, 1565- 1625 nm), banda S (Short Wavelength Band, 1450-1530 nm), e bandas mais distantes de ambos os lados da banda C. Atualmente, a única banda utilizada comercialmente para telecomunicações ópticas e a banda C. O constante crescimento de tráfico de dados, voz e internet requerem soluções para expansão da capacidade de transmissão. Expansão para bandas de comprimentos de onda curtos e longos é opção promissora. Para estas bandas, componentes passivos e ativos tem sido desenvolvidos, em particular amplificadores ópticos. O amplificador a fibra dopada com Érbio, usado na banda C, pode também amplificar sinais na banda L. Para a banda S, novos tipos de amplificadores são necessários. Os amplificadores candidatos para a banda S são o amplificador Raman, amplificador a fibra dopada com Túlio e amplificador paramétrico a fibra óptica (FOPA). O FOPA, além de amplificar sinais, ele é conversor de comprimento de onda. Amplificadores híbridos, combinando amplificadores individuais em série ou paralelo, tem sido explorados nos recentes anos para expandir a banda de ganho. Neste trabalho, apresentamos o estudo de um novo tipo de amplificador e conversor de coprimento de onda híbrido, acoplando em série os módulos individuais do TDFA e FOPA. Inicialmente, os módulos individuais dos TDFA e FOPA são construídos e os seus desempenho caracterizado. Após, a configuração híbrida é construída, e seu desempenho investigado. Amplificação em toda a banda S é observada, bem como conversão de comprimento de onda da banda S para as bandas C e L. A figura de ruído para a banda S é dominada pela contribuição do TDFA. Para este híbrido em particular, conversão de comprimento de onda das bandas C e L para a banda S não é possível, pois o TDFA não fornece ganho nesta região do espectro

A realização de giroscópios interferométricos a fibra óptica de alta performance necessita do emprego de técnicas de redução das instabilidades dos fatores de escala, a fim de manter o erro de medida abaixo da tolerância especificada. No presente trabalho, são estudadas as causas de instabilidade do fator de escala efetivo, e alguns métodos de redução do erro são apresentados. São implementados dois sistemas de estabilização do fator de escala, um baseado na medida direta e outro na medida indireta do espectro da fonte óptica, obtendo-se uma flutuação menor que 200 ppm, com deriva termica de +8,7 ppm/oC em ambos os casos.

La descripción del ojo como un sistema óptico implica la caracterización de los fenómenos que condicionan la calidad de la imagen retiniana: las aberraciones y la difusión intraocular. El desarrollo de diferentes sistemas para evaluar las aberraciones oculares ha permitido avanzar en la descripción de la óptica del ojo. Sin embargo, los métodos para estimar la difusión intraocular no se han desarrollado de la misma manera. En este trabajo se propone una nueva metodología para estimar la difusión intraocular de forma objetiva, basándose en la utilización de la técnica de Doble-Paso (DP). Como primera aplicación de los diferentes sistemas desarrollados, se caracteriza la luz difundida por lentes intraoculares (LIOs) a partir de medidas "in-vitro" con un ojo artificial, e "in-vivo" en un grupo de ojos pseudofáquicos. Estas medidas proporcionan información sobre cómo diferentes tipos de LIOs difunden la luz, y los resultados se utilizan para determinar valores umbral, por encima de los cuales, la luz difundida por las LIOs puede generar molestias de deslumbramiento o percepción de halos en los sujetos.La metodología propuesta para estimar la luz difundida se utiliza también para caracterizar el aumento de la difusión intraocular asociado a la edad, y para proponer una gradación objetiva del nivel de desarrollo de las cataratas. En este caso, la metodología se adapta a las características de las imágenes de un sistema de DP comercial, y se propone además otra adaptación de la misma metodología para determinar el nivel de desarrollo de las cataratas a partir del análisis de las imágenes registradas con un sensor de Hartmann-Shack (H-S). En ese mismo estudio se evalúan los cambios en las aberraciones oculares como resultado del desarrollo de las cataratas.Finalmente se estudia el efecto combinado de las aberraciones y de la difusión intraocular en la calidad de la imagen, utilizando diferentes aproximaciones: medidas en banco óptico, simulaciones por ordenador y medidas psicofísicas. El objetivo en este caso es avanzar en la descripción de las condiciones naturales en las que se desarrolla la visión en un ojo normal en el que, en mayor o menor medida, la combinación de aberraciones y difusión condiciona la calidad de la imagen retiniana. El resultado de este estudio muestra que una cierta cantidad de aberración esférica puede proporcionar una ligera mejora en la calidad de la imagen, cuando ésta se forma con niveles altos de difusión.   / The description of the eye as an optical system implies the characterization of the factors affecting the retinal image quality: ocular aberrations and intraocular scattering. The recent development of different techniques to evaluate the ocular aberrations improved the accuracy of the description of the eye's optics. However, the assessment of the intraocular scattering has not evolved in the same way.In this work, a new objective methodology is proposed to estimate the intraocular scattering based on the Double-Pass (DP) technique. As the first application of the developed systems, the light scattered by intraocular lenses (IOLs) is characterized from "in-vitro" measurements with an artificial eye, and "in-vivo" measurements in a group of pseudophakic eyes. These measures provide information about how different IOLs scatter the light, and these results allow setting some threshold values to characterize the amount of light scattered by the IOLs that would produce complaints about glare or halos in these subjects.The methodology to estimate the light scattering is also used for characterizing the increase of intraocular scattering with age, and for establishing an objective gradation of the cataract development. For this purpose, the methodology is modified regarding to the characteristics of the images provided by a commercial DP instrument, and other adaptation of the same methodology is also proposed to estimate the degree of development of the cataracts from the images acquired by a Hartmann-Shack (H-S) wave-front sensor. In this study, the changes in the ocular aberrations produced by the cataracts development are also evaluated.Finally, the combined effect of ocular aberrations and intraocular scattering in the quality of the image is studied by different approaches: optical bench measurements, computer simulations, and psychophysical measures in a group of subjects. The aim is to improve the description of the natural conditions of vision for a standard eye in which, in a greater or lesser extent, the combination of both ocular aberrations and intraocular scattering limits the retinal image quality. The result of this study shows that, with high scattering, an adequate amount of spherical aberration may produce an improvement in the image quality.

El grupo de óptica cuántica de la Sección Física desarrolla temas de investigación teórica y experimental, entre los cuales ocupa un lugar muy importante el tema de fases geométricas. Las propiedades de estas fases, en particular su robustez frente a mecanismos de “decoherencia”, son actualmente objeto de una muy activa investigación en diversos centros. Para ello se utiliza técnicas diversas, como la manipulación del espín neutrónico, o de los estados de polarización de la luz, arreglos superconductores, etc. En nuestro laboratorio se ha implementado una serie de arreglos ópticos, basados en métodos interferométricos y polarimétricos. Con ellos se logra manipular los estados de polarización de la luz, sea esta clásica o cuántica. Para ello se debe poder controlar con suficiente precisión una serie de elementos ópticos, en particular placas retardadoras con las que se modifica el estado de polarización. La fase geométrica depende de varios parámetros, los cuales se logra controlar mediante la orientación de las placas retardadoras. Esta orientación debe variarse continuamente de acuerdo al diseño experimental, y para cada nueva posición debe hacerse un registro de datos (intensidad en el caso de luz clásica, o número de cuentas en el caso de fotones individuales). El posicionamiento y ajuste de los elementos ópticos puede hacerse manualmente; pero esto conlleva dos desventajas: de un lado la precisión limitada (a ±2°) y, de otro lado, la laboriosidad en la toma de datos. El tiempo que demanda esto último puede constituirse en un importante factor limitante para la realización de ciertos arreglos y experimentos. Por ello, resulta esencial contar con un sistema de automatización, mediante el cual pueda lograrse alta precisión en la orientación de los elementos ópticos, a la vez que se acelera el proceso de la toma de datos. Una vez lograda esta automatización, la misma puede aplicarse a una gran diversidad de arreglos, no solo en relación a la fase geométrica, sino también en relación a otros temas, tales como tests fundamentales de la mecánica cuántica, los cuales son asimismo de nuestro interés. El objetivo del presente trabajo de tesis es la implementación de un sistema de control de elementos ópticos mediante motores de paso. El sistema debe ser aplicable a arreglos que consten de varias placas retardadoras, polarizadores, etc., los cuales deben poder ser rotados hasta tener una orientación prescrita, la misma que puede ir variando paulatinamente. / Tesis

Este trabalho original descreve o desenvolvimento e construção de um medidor comprimento de onda de precisão para feixes de laser. O primeiro estágio do dispositivo baseia-se na atividade óptica de um cristal de quartzo natural e fornece uma precisão de uma parte em 104. O segundo estágio, o qual não foi concluído, envolve o uso de um Vernier Fabry-Pérot, montado com espaçadores de zerodur, que pode aumentar a precisão da medida para algumas partes em 107. / This original work reports on the development and construction of a precision laser beams wavemeter. The first part of the instrument is based on the optical activity of a natural quartz crystal and provides an accuracy of one part in 104. The second part, that was not concluded, employs a Fabry-Pérot Vernier, assembled with zerodur spacers, which increases the accuracy to a few parts in 107

Neste trabalho analisa-se o efeito acústico eletro-óptico, o qual é baseado na utilização simultânea dos efeitos acústicos ópticos e eletro-óptico. Com base nas equações de modos acoplados, derivou-se uma expressão generalizada para a eficiência de difração do dispositivo AEO a qual mostra que o descasamento de fase entre o feixe difratado e a onda óptica livre depende do efeito eletro-óptico e consequêntemente a eficiência de difração pode ser controlada. Na análise desenvolvida admite-se que a onda acústica e o campo elétrico aplicado são arbitrariamente orientados com relação aos eixos cristalinos XYZ. A análise é realizada a partir de formulações generalizadas para analisar os efeitos acústicos-ópticos e eletro-óptico. Utilizando o cristal de niobato de lítio, implementaram-se vários dispositivos: células acústicos-ópticas, eletro-óptica e acustico-eletro-óptica. Os resultados obtidos apresentaram boa concordância com a teoria utilizada.

El efecto del dopaje de terbio sobre las propiedades ópticas, eléctricas y luminiscentes de películas delgadas de óxido de indio dopadas con estaño fue estudiado para distintas temperaturas de recocido. Las películas fueron depositadas a través de la técnica de pulverización catódica de radio frecuencia sobre sustratos de silicio y sílice fundida manteniendo una alta transmitancia en el espectro visible y una resistividad del orden de 103 Ω∙cm. Con el fin de inducir la activación de los iones de terbio en la matriz de óxido de indio dopado con estaño, películas delgadas con distintas concentraciones de terbio fueron calentadas previamente desde 180°C hasta 650°C en atmósfera de aire. La variación del ancho de banda en función de la concentración de terbio y la temperatura de recocido fue evaluada. La variación de la intensidad en la emisión de luz asociada a los iones de terbio en función de la concentración de terbio y la temperatura de recocido también fue registrada, exhibiendo una mayor intensidad a 550°C. La resistividad eléctrica después de cada proceso de recocido fue registrada con el fin de observar y evaluar el compromiso entre la intensidad de emisión de luz y dicha propiedad eléctrica. / Tesis