Os sistemas ópticos atuais, baseados em fibras monomodo, operam próximos ao limite teórico da capacidade. Sistemas ópticos baseados em multiplexação modal (Mode Division Multiplexing – MDM) possibilitam o aumento da capacidade do sistema por meio do uso de fibras de poucos modos. Nestes sistemas, a propriedade de ortogonalidade entre os modos propagantes permite que cada modo espacial carregue um sinal óptico específico. O amplificador à fibra dopada com érbio (Erbium-Doped Fiber Amplifier – EDFA) segue fundamental para assegurar a transmissão em longas distâncias. No entanto, devido às distintas distribuições de intensidade dos modos que compõem o sinal de entrada, cada modo experimenta diferentes valores de ganho. Desta forma, o objetivo principal no projeto de EDFAs de poucos modos (Few-Mode Erbium-Doped Fiber Amplifier – FM-EDFA) é determinar os melhores parâmetros opto-geométricos da fibra para produzir uma amplificação eficiente. A metodologia normalmente empregada é baseada na resolução das equações de taxa e de propagação. Nesta tese, é proposta uma metodologia alternativa de projeto de FM-EDFA, baseada em uma nova figura de mérito. Este parâmetro quantifica o nível de inversão da população dos íons na fibra a partir da integral de superposição (overlap integral), considerando tanto o perfil de dopagem da fibra dopada com érbio para poucos modos (Few-Mode Erbium-Doped Fiber – FM-EDF) quanto as distribuições de intensidade dos sinais de entrada e de bombeio. A aplicação desta metodologia permite reduzir, em cerca de 25-40 vezes, o número de resoluções das equações de taxa e de propagação e, consequentemente, diminuir o tempo de processamento e reduzir o esforço computacional. Como consequência da maior velocidade de processamento, torna-se possível a aplicação de métodos de otimização mais rigorosos, permitindo uma busca em um espaço irrestrito de soluções. Especificamente, a partir de uma metodologia baseada em algoritmos genéticos, obteve-se um perfil de dopagem otimizado. É também demonstrado que os perfis com geometria circular exibem melhores características, como excelente desempenho do FM-EDFA e maior facilidade de fabricação. Por meio da análise da figura de mérito, é mostrado que o desempenho do FM-EDFA é afetado pelas características do modo de bombeio. Finalmente, o desempenho de um sistema óptico MDM é avaliado, simulado por meio da integração entre as ferramentas MatLab® e VPItransmissionMakerTM, comprovando a necessidade do projeto de um amplificador específico para sistemas MDM. / Modern optical systems based on single-mode fiber, operate close to the theoretical capacity limit. By using few-mode fibers, optical systems based on modal division multiplexing (MDM) allows increased system capacity. In these systems, orthogonality between the propagating modes allows each spatial mode to carry a specific optical signal. The erbium doped fiber amplifier (EDFA) remains essential to ensure long distance transmission. However, due to the distinct intensity profile distributions of the modes which comprise the input signal, each mode experiences a different value of optical gain. Thus, the main objective in the few-mode EDFA design (FM-EDFA) is to determine the best opto-geometrical fiber parameters in order to produce an efficient amplification. The methodology normally used is based on the simultaneous resolution of the rate and propagation equations. In this thesis, we propose an alternative methodology for the FM-EDFA design, based on a new figure of merit which quantifies the level of population inversion for the Er ions in the fiber, by means of a overlap integral considering both the doping profile of the few-mode erbium doped fiber (FM-EDF) as well as the intensity distributions of the optical signals and pump beams. This methodology reduces, by a factor of 25-40, the number of resolutions of the rate and propagation equations, thereby decreasing processing time and computational effort. As a consequence of the improved processing speed, it becomes possible to apply more rigorous optimization methods in an unrestricted solution space. Specifically, by using a genetic algorithm technique, we obtained an optimized doping profile. It is also shown that profiles with circular geometry exhibit improved features, such as excellent FM-EDFA performance and ease of manufacturing. By analyzing the figure of merit, it is shown that the FM-EDFA performance is affected by the characteristics of the pump mode. Finally, the performance of an MDM optical system is evaluated, by integrating Matlab and VPI simulation tools, to demonstrate the need for specific amplifier designs in MDM systems.

Neste trabalho é apresentado um estudo espectroscópico sobre vidros de germanato contendo nanopartículas (NPs) metálicas e semicondutoras dopados com íons de terras-raras (TRs) Eu3+, Nd3+ e Er3+ visando o desenvolvimento de novos materiais para aplicações em fotônica. Estes vidros apresentam larga janela de transmissão (400-4500 nm), alto índice de refração (~ 1,9), baixa energia de fônon (700 cm-1), alta resistência mecânica e durabilidade química. Com a finalidade de verificar a nucleação das NPs metálicas e semicondutoras, foram realizadas análises por Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) que indicaram a presença de NPs metálicas e semicondutoras. As técnicas de espectroscopia de fluorescência de raios X por energia dispersiva (EDS energy dispersive spectroscopy) e difração de elétrons comprovaram a natureza química das NPs. As medidas de absorção óptica evidenciaram a incorporação dos íons de TRs na forma trivalente, fenômeno responsável pela luminescência nos vidros, e permitiram as medidas das bandas de absorção relacionadas à ressonância dos plasmons superficiais e das bandas de absorção características de NPs de natureza semicondutora. Medidas de emissão foram realizadas através de diferentes procedimentos, que variaram de acordo com a natureza das TRs. Foram medidas intensas bandas de emissão da luz vermelha do Eu3+ relacionadas com as transições 7F J (J=0 a 6) -> 5D0, bandas de emissão associadas à conversão ascendente de freqüências do Er3+ em 530, 550 e 670nm relacionadas com as transições 2H 11/2 -> 4I 15/2 , 4S 3/2 -> 4I 15/2 e 4F 9/2 -> 4I 15/2 respectivamente, e bandas de emissão de luz na região do infravermelho do Nd3+ em 900, 1076 e 1350 nm relacionadas com as transições 4F 3/2 -> 4I 9/2 , 4F 3/2 -> 4I 11/2 e 4F 3/2 -> 4I 13/2 . Foi observado aumento significativo da luminescência da luz vermelha do Eu3+ nas amostras contendo NPs de prata, ouro, e prata juntamente com ouro. Nas amostras contendo NPs de silício foi observado aumento significativo da emissão associada à conversão ascendente de freqüências do érbio. Os aumentos ocorridos na luminescência das amostras contendo NPs metálicas são provavelmente causados pelo aumento do campo local nas proximidades dos íons de TRs e pela transferência de energia entre as NPs e os íons deTRs. Os aumentos ocorridos na luminescência das amostras contendo NPs semicondutoras são provavelmente causados pela transferência eficiente de energia entre as NPs e os íons de TRs originada da recombinação de éxcitons dentro das NPs semicondutoras. Portanto, a presença das NPs desempenha um papel importante para o aumento da luminescência, permitindo o desenvolvimento de novos materiais com aplicações em nanofotônica. / This work presents a spectroscopic study about Eu3+, Nd3+ and Er3+ rare-earth doped germanate glasses containing metallic and semiconductor nanoparticles (NPs) aiming the development of new materials for photonic applications. These glasses have a large transmission window (400-4500 nm), high refractive index (~ 1.9), low phonon energy (700 cm-1), high mechanic resistance and chemical durability. Transmission Electronic Microscopy analysis was performed to verify the metallic and semiconductor NPs nucleation, and indicated the presence of metallic and semiconductor NPs. X ray fluorescence by energy dispersive spectroscopic (EDS) and electron diffraction analysis showed the chemical nature of the NPs. Optic absorption measurement proved the trivalent incorporation of the rare-earth ions, the responsible phenomenon for the luminescence of the glasses that allowed the measurement of the absorption bands related to the superficial plasmon resonance. Emission measurements were performed with different procedures, related to nature of the rare-earth. High emission bands of Eu3+ were measured related to the 7F J (J=0 to 6) -> 5D 0 transitions; emission bands associated to the frequency upconversion of Er3+ in 530, 550 and 670nm related to the 2H 11/2 -> 4I 15/2, 4S 3/2 -> 4I 15/2 e 4F 9/2 -> 4I 15/2 transitions were observed, and as well as emission bands of Nd3+ in 900, 1076 and 1350 nm related with the 4F 3/2 -> 4I 9/2, 4F 3/2 -> 4I 11/2 e 4F 3/2 -> 4I 13/2 transitions. A significant enhancement of the red light luminescence of Eu3+ was observed in the samples containing silver, gold, and silver together with gold NPs. For the samples containing silicon NPs it was observed a considerable enhancement of the frequency upconversion emission of the erbium. The luminescence enhancement of the samples with metallic NPs is due to the enhancement of the local field nearby the rare-earth ions and/or to the energy transfer between the NPs and the rare-earth ions. The luminescence enhancement of the samples with semiconductor NPs are due to the efficient energy transfer between the NPs and the rare-earth ions originated from the excitons recombination inside the semiconductor NPs. Therefore, the presence of the NPs plays an important role on the luminescence enhancement, allowing de development of new materials for nanophotonic applications.

O objetivo deste estudo foi avaliar a resistência à microtração de adesivos autocondicionantes em dentina desmineralizada de dentes decíduos após a irradiação com laser de Er: YAG. Oitenta e dois molares decíduos tiveram a porção oclusal seccionada transversalmente e os espécimes foram desgastados com lixas de carbeto de silício de granulações 360 e 600 até expor a dentina. Os 60 espécimes utilizados no teste de microtração foram preenchidos com resina composta fotopolimerizável na região correspondente à câmara pulpar, isolados com esmalte cosmético mantendo a superfície dentinária exposta e, em seguida imersos em solução desmineralizante por seis dias em estufa a 37° C para indução de lesão de cárie artificial em dentina. Após a desmineralização, os espécimes foram preparados com laser de Er: YAG (n=30) com os parâmetros de 260 mJ, 3 Hz, 47 J/cm2, 0,81W e com broca de aço esférica em baixa rotação (n=30). Sobre as superfícies preparadas foram aplicados três sistemas adesivos autocondicionantes Clearfil SE Bond (Kuraray); Adper™ Easy One (3M ESPE) e Adper™ SE Plus (3M ESPE) e, em seguida foram confeccionados platôs de resina composta Z 250. Após termociclagem (500 ciclos), os corpos de prova foram seccionados produzindo palitos de aproximadamente 1 mm2 de área transversal, que foram submetidos ao teste de microtração e os valores obtidos foram analisados estatisticamente através de ANOVA e teste de Duncan (5%). A análise qualitativa dos tipos de fraturas foi realizada por meio de lupa estereoscópica (aumento de 40X) e da interface adesiva por meio de MEV. Para a análise química da dentina através de espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), foram utilizados discos de dentina após o preparo superficial com a broca (n=5) e com o laser (n=5), e comparadas com as análises de tecido dentinário sadio e desmineralizado obtidas dos mesmos espécimes. Os resultados foram submetidos ao teste estatístico t−Student (5%). O teste de microtração demonstrou que houve diferença significativa entre os adesivos, sendo que o grupo controle (Clearfil e broca) obteve o melhor desempenho comparativamente a todos os grupos avaliados. O preparo com laser de Er: YAG afetou adversamente a adesão para os sistemas adesivos Clearfil SE Bond e Adper™ Easy One em comparação com os grupos preparados com broca. Nos grupos irradiados com laser, o sistema adesivo Clearfil SE Bond foi o que proporcionou o maior valor médio de microtração. Os resultados da FTIR demonstraram que, com a irradiação da dentina desmineralizada, houve um decréscimo na quantidade de matéria orgânica e de carbonato em relação ao grupo da dentina sadia. No substrato preparado com broca, observouse aumento da matéria orgânica e redução de carbonato. Concluise que, em relação aos sistemas adesivos, o Clearfil SE Bond teve o melhor desempenho no teste de resistência à microtração em dentina de dentes decíduos. A irradiação com laser de Er: YAG afetou adversamente a adesão dos sistemas adesivos Clearfil SE Bond e Adper™ Easy One. A irradiação com laser de Er:YAG decresceu de maneira significativa a quantidade de matéria orgânica presente na dentina de dentes decíduos. / The purpose of this study was to evaluate the microtensile bond strength of three selfetch adhesives systems to demineralized dentin of primary teeth after irradiation with Er: YAG laser. Eighty two primary molars had the occlusal enamel sectioned and the specimens were grounded with silicon carbide sandpaper grits of 360 and 600 to expose the dentin. The 60 specimens used in the microtensile test were filled with composite resin in the region corresponding to the pulp chamber, insulated with nail varnish keeping the exposed dentin surface and then immersed in demineralizing solution for six days in a stove at 37 Celsius degrees in order to produce artificial carieslike lesions in dentin. After demineralization, the specimens were prepared with Er: YAG (n = 30) using as parameters 260 mJ, 3 Hz, 47 J/cm2, 0.81 W and a round steel drill at low speed (n = 30 ). On the prepared surfaces were applied three self−etch adhesives systems Clearfil SE Bond (Kuraray); Adper™ Easy One (3M ESPE) and AdperTM SE Plus (3M ESPE) and then plateaus of composite resin Z 250 were built up. After thermocycling (500 cycles), specimens were sectioned to produce multiple sticks of approximately 1 mm2 crosssectional area, which were subjected to microtensile test and the data were analyzed with ANOVA and Duncan test at a significance level of 0.05. The qualitative analysis of the types of fractures was performed using a stereomicroscope (X40 magnification) and the morphological analyses of adhesive interfaces were performed by scanning electron microscopy (SEM). Chemical analysis of the dentin by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) were performed in dentin discs after surface preparation with the steel drill (n = 5) and laser (n = 5) and compared with the values previously obtained from the analysis of sound and demineralized dentin tissue in the same specimens. The results were analyzed by Student\'s t−test at a significance level of 0.05. Regarding the microtensile bond strength there was a significant difference between the adhesive systems, and the control group (Clearfil and steel drill) had the best performance compared to all groups. Er: YAG laser irradiation adversely affected bond strength to the Clearfil SE Bond and Adper™ Easy One compared with the groups prepared with steel drill. In the laser groups Clearfil SE Bond reached the highest average bond strength. Results of FTIR analysis showed that the hydration of dentin remained normal after both preparations. With laser irradiation of demineralized dentin there was a decrease in the amount of organic matter and carbonate in relation to the group of sound dentin. The analyses of substrate prepared with steel drill showed an increase in organic matter and reduction of carbonate. The conclusion in relation to adhesive systems was that Clearfil SE Bond had the best performance in microtensile bond strength in primary teeth dentin. Laser irradiation adversely affected the bond strength of Clearfil SE Bond and Adper™ Easy One selfetch adhesive systems. Laser irradiation had significantly reduced the organic matter content in dentin of deciduous teeth.

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:25:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lincoln Brum Leite Gusmao Pinheiro.pdf: 12018652 bytes, checksum: 549713a741e1a24e716f1b228a4d2109 (MD5) Previous issue date: 2010-04-09 / The effect of Er substitution on the mechanical properties of ab and a(b)c planes of melt-textured Y Ba2Cu3O7 is reported in the present work. The samples were characterized by scanning electron microscopy, X-ray diffraction, resistivity measurements and mechanical properties by instrumented indentation and conventional Vickers measurement. The X-ray pattern and EDS analysis revealed the presence of Y-123, Y-211 and BaCeO3. Er substitution did not affect the superconducting properties. No difference in hardness was observed for the ab and a(b)c-plane. Elastic modulus of the a(b)c-plane was 10 % higher than of the ab-plane. Difference in indentation fracture toughness obtained by conventional Vickers indentation of the ab and a(b)c-planes was observed. The 5 % Er addition did not affect significantly the mechanical properties of melt-textured samples when compared with pure melt-textured Y Ba2Cu3O7. We have also studied fluctuations on the electrical conductivity in the samples. Two samples with different disorder states were studied. To identify power-law divergences of the conductivity, the results were analyzed in terms of the temperature derivative of the resistivity (d=dT ) and of the logarithmic temperature derivative of the conductivity (d(ln)=dT ). For sample with extreme granularity, we have observed for J k ab configuration a regime corresponding to the exponent u 1:6 0:1. For homogeneous sample, the fluctuations above the critical temperature are highly anisotropic: Gaussian regimes are observed for J ab configuration and critical regimes for J k ab configuration. Also, the data showed the occurrence of a two-stage transition, but it was not observed power-law behavior in the regime of near-zero resistance state. / O presente trabalho apresenta o efeito da substituição do érbio nas propriedades mecânicas de amostras texturizadas de Y Ba2Cu3O7. As referidas propriedades foram estudadas tanto ao longo de planos paralelos ao plano de condução ab, quanto ao longo dos planos a(b)c. As amostras foram caracterizadas por difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, análise EDS, medidas de resistividade elétrica e medidas de magnetização. As propriedades mecânicas foram estudadas por indentação instrumentada e microdureza Vickers. O padrão de difração de raios-X e a análise EDS revelaram a presença das fases Y-123, Y-211 e BaCeO3. Notouse que a substituição do érbio não afetou as propriedades supercondutoras. Não foi observada correlação entre a dureza e a orientação dos planos. Contudo, o módulo elástico mostrou-se anisotrópico, sendo 10 % maior no plano a(b)c que no plano ab. A tenacidade à fratura também apresentou anisotropia. A adição de 5 % de érbio não evidenciou nenhuma mudança significativa nas propriedades mecânicas, reproduzindo o conhecido para o YBCO puro texturizado. Também, foi estudado o efeito das flutuações térmicas sobre a condutividade elétrica das amostras. Foram investigadas duas amostras com graus de desordem diferentes. Para analisar as leis de potência que regem a divergência da condutividade elétrica, nessas mesmas duas amostras, foram usadas a derivada da resistividade em função da temperatura (d=dT ) e a derivada logarítmica da condutividade em relação à temperatura (d(ln)=dT ). Para a amostra extremamente granular, foi observado um regime do expoente u 1:6 0:1, para a configuração J k ab. Para a amostra homogênea, as flutuações acima da temperatura crítica mostraram-se fortemente anisotrópicas: regimes Gaussianos foram observados para a configuração J ab e regimes genuinamente críticos para J k ab. Os dados também evidenciaram uma transição que ocorre em dois estágios, entretanto, não foram identificados regimes em lei de potência na aproximação do estado de resistência nula.

O objetivo deste estudo foi avaliar a resistência à microtração de adesivos autocondicionantes em dentina desmineralizada de dentes decíduos após a irradiação com laser de Er: YAG. Oitenta e dois molares decíduos tiveram a porção oclusal seccionada transversalmente e os espécimes foram desgastados com lixas de carbeto de silício de granulações 360 e 600 até expor a dentina. Os 60 espécimes utilizados no teste de microtração foram preenchidos com resina composta fotopolimerizável na região correspondente à câmara pulpar, isolados com esmalte cosmético mantendo a superfície dentinária exposta e, em seguida imersos em solução desmineralizante por seis dias em estufa a 37° C para indução de lesão de cárie artificial em dentina. Após a desmineralização, os espécimes foram preparados com laser de Er: YAG (n=30) com os parâmetros de 260 mJ, 3 Hz, 47 J/cm2, 0,81W e com broca de aço esférica em baixa rotação (n=30). Sobre as superfícies preparadas foram aplicados três sistemas adesivos autocondicionantes Clearfil SE Bond (Kuraray); Adper™ Easy One (3M ESPE) e Adper™ SE Plus (3M ESPE) e, em seguida foram confeccionados platôs de resina composta Z 250. Após termociclagem (500 ciclos), os corpos de prova foram seccionados produzindo palitos de aproximadamente 1 mm2 de área transversal, que foram submetidos ao teste de microtração e os valores obtidos foram analisados estatisticamente através de ANOVA e teste de Duncan (5%). A análise qualitativa dos tipos de fraturas foi realizada por meio de lupa estereoscópica (aumento de 40X) e da interface adesiva por meio de MEV. Para a análise química da dentina através de espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), foram utilizados discos de dentina após o preparo superficial com a broca (n=5) e com o laser (n=5), e comparadas com as análises de tecido dentinário sadio e desmineralizado obtidas dos mesmos espécimes. Os resultados foram submetidos ao teste estatístico t−Student (5%). O teste de microtração demonstrou que houve diferença significativa entre os adesivos, sendo que o grupo controle (Clearfil e broca) obteve o melhor desempenho comparativamente a todos os grupos avaliados. O preparo com laser de Er: YAG afetou adversamente a adesão para os sistemas adesivos Clearfil SE Bond e Adper™ Easy One em comparação com os grupos preparados com broca. Nos grupos irradiados com laser, o sistema adesivo Clearfil SE Bond foi o que proporcionou o maior valor médio de microtração. Os resultados da FTIR demonstraram que, com a irradiação da dentina desmineralizada, houve um decréscimo na quantidade de matéria orgânica e de carbonato em relação ao grupo da dentina sadia. No substrato preparado com broca, observouse aumento da matéria orgânica e redução de carbonato. Concluise que, em relação aos sistemas adesivos, o Clearfil SE Bond teve o melhor desempenho no teste de resistência à microtração em dentina de dentes decíduos. A irradiação com laser de Er: YAG afetou adversamente a adesão dos sistemas adesivos Clearfil SE Bond e Adper™ Easy One. A irradiação com laser de Er:YAG decresceu de maneira significativa a quantidade de matéria orgânica presente na dentina de dentes decíduos. / The purpose of this study was to evaluate the microtensile bond strength of three selfetch adhesives systems to demineralized dentin of primary teeth after irradiation with Er: YAG laser. Eighty two primary molars had the occlusal enamel sectioned and the specimens were grounded with silicon carbide sandpaper grits of 360 and 600 to expose the dentin. The 60 specimens used in the microtensile test were filled with composite resin in the region corresponding to the pulp chamber, insulated with nail varnish keeping the exposed dentin surface and then immersed in demineralizing solution for six days in a stove at 37 Celsius degrees in order to produce artificial carieslike lesions in dentin. After demineralization, the specimens were prepared with Er: YAG (n = 30) using as parameters 260 mJ, 3 Hz, 47 J/cm2, 0.81 W and a round steel drill at low speed (n = 30 ). On the prepared surfaces were applied three self−etch adhesives systems Clearfil SE Bond (Kuraray); Adper™ Easy One (3M ESPE) and AdperTM SE Plus (3M ESPE) and then plateaus of composite resin Z 250 were built up. After thermocycling (500 cycles), specimens were sectioned to produce multiple sticks of approximately 1 mm2 crosssectional area, which were subjected to microtensile test and the data were analyzed with ANOVA and Duncan test at a significance level of 0.05. The qualitative analysis of the types of fractures was performed using a stereomicroscope (X40 magnification) and the morphological analyses of adhesive interfaces were performed by scanning electron microscopy (SEM). Chemical analysis of the dentin by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) were performed in dentin discs after surface preparation with the steel drill (n = 5) and laser (n = 5) and compared with the values previously obtained from the analysis of sound and demineralized dentin tissue in the same specimens. The results were analyzed by Student\'s t−test at a significance level of 0.05. Regarding the microtensile bond strength there was a significant difference between the adhesive systems, and the control group (Clearfil and steel drill) had the best performance compared to all groups. Er: YAG laser irradiation adversely affected bond strength to the Clearfil SE Bond and Adper™ Easy One compared with the groups prepared with steel drill. In the laser groups Clearfil SE Bond reached the highest average bond strength. Results of FTIR analysis showed that the hydration of dentin remained normal after both preparations. With laser irradiation of demineralized dentin there was a decrease in the amount of organic matter and carbonate in relation to the group of sound dentin. The analyses of substrate prepared with steel drill showed an increase in organic matter and reduction of carbonate. The conclusion in relation to adhesive systems was that Clearfil SE Bond had the best performance in microtensile bond strength in primary teeth dentin. Laser irradiation adversely affected the bond strength of Clearfil SE Bond and Adper™ Easy One selfetch adhesive systems. Laser irradiation had significantly reduced the organic matter content in dentin of deciduous teeth.

Neste trabalho, eletrocerâmicas a base de BaTiO3 e Ba(1-x)Erx TiO3 com x(Er3+) = 0,001, 0,010 e 0,050 foram preparadas através do método dos precursores poliméricos, com o propósito de estudar as possíveis relações entre os comportamentos termistor (tipo PTCR) e varistor em nível elétrico e microestrutural. Após calcinação dos pós-precursores em 700°C por 2h, os pós compactados isostaticamente a 300 MPa na forma de pastilhas, foram sinterizados em 1200°C, 1250°C, 1300°C e 1350°C. Foram realizadas caracterizações estruturais e microestruturais aplicando as técnicas de difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo, além de estudos elétricos e dielétricos utilizando a técnica de espectroscopia de impedância como ferramenta principal. Destas caracterizações, verificou-se a obtenção de materiais cerâmicos densos e com valores médios de tamanhos de grãos dependentes de x(Er3+) bem como da temperatura de sinterização. A análise dos resultados de espectroscopia de impedância via circuito equivalente revelaram para as amostras de Ba(1-x)ErxTiO3 que as respostas elétricas podem ser associadas a 3 microrregiões (Modelo Core-Shell): os núcleos e as \"couraças\", ambas relacionadas as porções internas dos grãos cerâmicos, mais os contornos de grãos, respectivamente. Considerando as contribuições resistivas associadas a cada microrregião, em função das tensões e temperaturas aplicadas, os comportamentos varistor e termistor das eletrocerâmicas de Ba(1-x)ErxTiO3 são apresentados e caracterizados em relação ao comportamento das amostras de BaTiO3. No âmbito geral, este trabalho revela uma boa correlação entre estes fenômenos e suas associações a cada microrregião identificada pelos modelos de circuitos equivalentes supostos na literatura. / Electroceramics based on Ba(1-x)ErxTiO3, with x(Er3+) = 0,001, 0,010, 0,050 stoichiometry were synthesized by the polymeric precursors method in an attempt to correlate the possible relations between the PTCR effect and the varistor behavior detected in terms of microstructures by electrical properties. After calcinated at 700°C for 2h, the samples were processed like pellets under isostatically compaction at 300 MPa, and sintered at 1200°C, 1250°C, 1300°C 1350°C, by 3h. Characterizations were made by x-ray diffraction, scanning electron microscopy with field emission gun and impedance spectroscopy, this last one, as the key tool from this work. The results, in general, showed good densification parameters, which are dependent of x(Er3+) and sintering temperature as well. Furthermore, impedance spectroscopy via equivalents circuits, in terms of the series layer model, revealed the appearance of three microregions, which are stated to be in well agreement with the Core-Shell microstructural model. Considering the relation between the resistive response of each microregion, i.e., the nuclei, the intermediary shells and the grain boundaries, it was possible to establish a path to the relation between PTCR effect with the varistor one under the structural, microstructural and electrical peculiarities from the Ba(1-x)ErxTiO3 electroceramic system, in comparison with the pure polycrystalline BaTiO3 behavior.

Made available in DSpace on 2016-12-12T20:15:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 elementos pre-textuais.pdf: 162361 bytes, checksum: 82f1f3cdfd0bb7d2b36c65252dee4600 (MD5) Previous issue date: 2012-02-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The erbium-doped fiber dual-ring laser is a four-dimensional continuous-time dynamical system, modeled by a set of four autonomous, first-order ordinary differential equations, and has been investigated in the last years due to several applications, as an example, chaos control, chaos synchronization and telecommunications systems. In this work we study the nonlinear dynamics of an erbium-doped fiber dual-ring laser from two points of view, analytical and numerical. The analytical investigation consists in to analyse the stability of an equilibrium point, using the Routh-Hurwitz criterion and some eigenvalues of the Jacobian matrix. The numerical investigation was performed in a the two-dimensional parameter-space of a set autonomous, seven-parameter, four-dimensional first-order ordinary differential equation system, tuning two parameters that control the dynamics. By using the Lyapunov exponents spectrum as a measure of chaotic and periodic behaviors, we construct parameter-space diagrams to characterize the dynamics of the model. We study the self-organized periodic structures embedded in a chaotic region by means of bifurcation diagrams, showing that there are directions in two-dimensional parameter-spaces in which the periodic structures are arranged in period-adding bifurcation cascades. / O laser de fibra de dois anéis dopado a érbio é um sistema dinâmico quadridimensional a tempo contínuo, modelado por um conjunto de quatro equações diferenciais ordinárias de primeira ordem autônomas, e tem sido investigado nos últimos anos devido as diversas aplicações, como por exemplo, controle de caos, sincronização de caos e sistemas de telecomunicações. Neste trabalho estudamos a dinâmica não linear do laser de fibra de dois anéis dopado a érbio a partir de dois pontos de vista, analítico e numérico. A investigação analítica consiste em analisar a estabilidade de um ponto de equilíbrio do sistema, usando o critério de Routh-Hurwitz e alguns autovalores da matriz Jacobiana. A investigação numérica foi realizada em um espaço de parâmetros bidimensional de um conjunto de quatro equações diferencias ordinárias de primeira ordem autônomas com sete parâmetros, variando dois parâmetros que controlam a dinâmica. Usando o maior Expoente de Lyapunov como uma medida dos comportamentos caótico e periódico construímos diagramas do espaço de parâmetros para caracterizar a dinâmica do modelo. Estudamos as auto-organizações de estruturas periódicas imersas em uma região caótica usando diagramas de bifurcação, mostrando que existem direções específicas no espaço de parâmetros bidimensional em que tais estruturas periódicas são arranjadas em cascatas de bifurcação por adição de período.

Este trabalho descreve um estudo sistemático da influência da adição do átomo de lantânio na estrutura da fase Bi4Ti3O12 (BIT) e do átomo érbio na fase Bi3,25La0,75Ti3O12 (BLT075) no que tange seu processo de síntese e suas propriedades estruturais, microestruturais e elétricas. Cerâmicas de composição nominal Bi4-xLaxTi3O12 (BLTx) com 0 x 2 mol % e Bi3,25La0,75Ti3O12 (BLT075) com substituição no sítio do La3+ (BLExT) e no sítio do Ti4+ (BLTEx) com 0 x 0,06 mol %, foram preparadas através do método de síntese por reação do estado sólido. Os dados de difração de raios X (DRX) das amostras BLTx mostram a formação de uma solução sólida para todas as amostras, exceto para amostra contendo 2 mol% de La3+. Verificou-se que a adição de La3+ leva a um aumento da temperatura de sinterização e diminui o tamanho médio dos grãos, alterando sua morfologia de grão na forma de placas para uma forma mais esférica. Quanto às propriedades dielétricas, amostras BLTx com x 1 mol% apresentam um comportamento característico de um ferroelétrico normal, enquanto que quando x > 1 mol%, observa-se um pequeno deslocamento da temperatura de máximo da permissividade dielétrica (Tm) com a freqüência, indicando a existência de um comportamento típico de materiais ferroelétricos relaxores. Os resultados de espectroscopia Raman sugerem que os íons La3+ tendem a ocupar preferencialmente o sítio do Bi3+ das camadas peroviskitas quando x < 1,0 mol %, enquanto que quando x >1,0 mol %, o processo de incorporação também ocorre no sítio do Bi3+ nas camadas de Bi2O2. De acordo com a analise dos espectros XANES e XPS, a estrutura local e eletrônica dos átomos de Ti, Bi e La, não são afetadas de forma significativa pela adição de lantânio.Em relação às amostras dos sistemas BLExT e BLTEx, os dados de DRX mostram somente a presença de fases secundárias nas composições x= 0,04 e 0,06 mol% do sistema no BLTEx. A sinterização à 1115oC possibilitou obter amostras apresentando uma densidade relativa superior a da amostra não dopada BLT075. A adição de Er3+ causa mudanças na morfologia, diminuindo o tamanho médio dos grãos no sistema BLExT e aumentando no sistema BLTEx. Através de medidas elétricas, foi observado um decréscimo no valor Tm em ambos os casos. Quando x > 0,02 mol%, o comportamento de Tm é dominado pelo limite de solubilidade para o sistema BLExT. De acordo com os dados de XAS, a estrutura local e eletrônica dos átomos de Ti e Er não são afetadas de forma significativa pela adição de érbio. / This work describes a systematic study of the influence of the lanthanum atom addition in the Bi4Ti3O12 (BIT) phase and the erbium atom addition in the Bi3,25La0,75Ti3O12 (BLT075) phase in terms of their synthesis process and its structural, microstructural and electrical properties. Ceramics of nominal composition Bi4-xLaxTi3O12 (BLTx) with 0 x 2 mol% and Bi3,25La0, 75Ti3O12 (BLT075) with Er3+ replacing the La3+ atoms (BLExT) and replacing Ti4+ atoms (BLTEx) with 0 x 0, 06 mol%, were prepared by the solid state reaction method. X-ray diffraction (XRD) data of BLTx samples shows the formation of a solid solution for all samples, except for sample containing 2 mol% of La3+. It was found that the addition of La3+ leads to an increase in the sintering temperature, a decrease in the average size of grains and a modification on the grain from plates to a more spherical morphology. The dielectric properties of BLTx samples with x 1 mol% show a behavior characteristic of a normal ferroelectric whereas when x> 1 mol%, there is a small displacement of the temperature of maximum dielectric permittivity (Tm) with the frequency, indicating the existence of a typical behavior of a relaxor ferroelectric material. The Raman spectroscopy results suggest that La3+ ions tend to preferentially occupy the Bi3+ site in the peroviskite layer when x <1.0 mol%, whereas when x> 1.0 mol%, the process of incorporation occurred also in the Bi3+ site of the Bi2O2 layer. According to the analysis of XANES and XPS spectra, the local structure of atoms and electronic structure of Ti, Bi and La atoms of BLTx samples are not affected significantly by the addition of lanthanum. For samples of BLExT and BLTEx systems, the XRD data shows only the presence of a secondary phase in the x = 0.04 and 0.06 mol% compositions of the BLTEx system. The sintering at 1115 °C allowed to obtain samples presenting a relative high density than the sample BLT075 undoped sample. The addition of Er3+ induces significative changes in grain morphology by decreasing the average size of grains in the BLExT system and by increasing the BLTEx system. Through electrical measurements, it was observed a decrease in the Tm value in both cases. In the BLExT system, when x> 0.02 mol%, the behavior of Tm is dominated by the solubility limit. According to the XAS data, the local and electronic structure of Ti and Er atoms are not affected significantly by the addition of erbium.

Orientador: Luiz Carlos Barbosa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-06T18:46:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RamosGonzales_RoddyElky_M.pdf: 6808680 bytes, checksum: 483930056f42b4b00eb9026433b70044 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Este trabalho informa a preparação de guias de onda planar por troca iônica em vidros teluritos dopado com íons de Érbio cujas composições são, 14Na2O-25W O3 - 60TeO2 - 1Er2O3 (mol%) e 2GeO2 - 10N a2O - 12ZnO - 75TeO2 - 1Er2 O3(mol%), foram preparados guias multimodos e monomodos, as profundidades dos guias podem ser controladas pela variação da temperatura e o tempo da troca iônica. Os vidros foram preparados pela técnica convencional de fusão. Os vidros foram cortados e as duas superfícies maiores foram polidas para a caracterização e para a troca iônica. A troca iônica Ag + - Na + foi realizada submergindo as amostras de vidro num banho de sais que continha 2AgN O3 - 49NaNO3 - 49KNO3 (%peso). As temperaturas de difusão foram de 290°C até 360°C e os tempos de difusão de 1h a 24h, dependendo do vidro. Os vidros foram quimicamente estáveis durante o processo da troca iônica. Os índices efetivos dos modos foram medidos pela técnica de acoplamento por prisma em 632,8nm, 1305,4nm e 1536nm na polarização TE. O perfil do índice foi calculado usando o método de WKB inverso e o perfil assumiu-se como uma função gaussiana. Dos perfis medidos das amostras a varias temperaturas e tempos, foram calculados os parâmetros da difusão: coeficientes de difusão efetiva De e sua dependência da temperatura assim como a energia de ativação ED / Abstract: This work reports the preparation of planar waveguides by ionic exchange in glasses tellurite doped with íons of erbium whose compositions are, 14Na2O-25W O3 - 60TeO2 - 1Er2O3 (mol%) and 2GeO2 - 10N a2O - 12ZnO - 75TeO2 - 1Er2 O3 (mol%), have been prepared multi-mode and single-mode waveguides, the depths of the waveguides can be controlled by the variation of ion-exchange temperatures and times. The glasses were prepared by a conventional melting and quenching technique. The glasses were cut and the two larger surfaces were polished for the ion-exchange and characterization. The Ag + - Na + ion-exchange was performed by submerging the glass samples in a molten salt bath containing 2AgN O3 - 49NaNO3 - 49KNO3 (%wt). The diffusion temperatures had been of 290°C to 360°C and diffusion times from 1h to 24h, depending on the glass. The glasses were chemically stable during the process of ion-exchange. The effective mode indices were measured by the prism coupler technique at 632,8nm, 1305,4nm and 1536nm at TE polarization. The index profile was calculated using the inverse WKB method and the profile by assuming as a gaussian function. From measured index profiles for the samples at various temperatures and times, were calculated the diffusion parameters, effective diffusion coefficients De and its temperature dependence as well as the activation energy ED / Mestrado / Física / Mestre em Física

A preparação de vitrocerâmicas transparentes a base de SiO2-ZrO2 dopado com íons Eu3+ e Er3+ através da metodologia sol-gel foi o objetivo desta dissertação. São apresentados resultados estruturais e óticos deste sistema, em função de temperatura, tempo e composição (variando-se a concentração de zircônia). Os sóis foram preparados em meio ácido e deixados em repouso até evaporação total do solvente, obtendo-se assim monolitos amorfos, os quais foram submetidos a tratamentos a 900, 1000 e 1100ºC durante 2, 4 e 8 horas visando eliminação de resíduos orgânicos, moléculas de água, grupos hidroxilas e densificação do material. O processo de densificação com os tratamentos leva a formação inicial da fase tetragonal de ZrO2. Foi observado o crescimento de nanopartículas de ZrO2 com dimensão dependente do tempo e temperatura de tratamento térmico, além da composição do nanocompósito. As nanopartículas obtidas apresentam tamanho que variam entre 3,1 a 5,5 nm, observadas por microscopia eletrônica de transmissão. A partir da adição de 20% de óxido de zircônio é possível observar uma mistura de fases entre tetragonal e monoclínica, resultado este evidenciado principalmente por espectroscopia Raman. Neste trabalho, o íon Eu3+ foi usado como sonda estrutural e um possível luminóforo na região do vermelho. Íons lantanídeos encontram-se parcialmente distribuídos na rede amorfa à base de sílica, apresentando um tempo de vida do 5D0 de 1,5 ms e em óxido de zircônio, com um tempo de vida de 2,7 ms. À medida que ocorre cristalização, aumenta-se a proporção de íons no óxido de zircônio, sugerindo que os íons lantanídeos preferencialmente encontram-se distribuídos em regiões ricas de ZrO2. Todas as amostras dopadas com íons Er3+ apresentam emissão no infravermelho próximo, na região da banda C utilizada em telecomunicações. A emissão do íon Er3+ em 1532 nm, atribuída à transição 4I13/2 4I15/2, apresentou uma largura a meia altura que variou entre 29 a 56 nm, dependendo da composição e do tratamento térmico realizado. O tempo de vida (1/e) do estado excitado 4I13/2 é de 5,3 ms a 6,5 ms dependendo do tratamento térmico. / The preparation of transparent glass-ceramic based on the SiO2-ZrO2 doped with Eu3+ and Er3+ ions by the sol-gel methodology was the aim of this work. The structural and optical properties of the systems as a function of the time and temperature of annealing and also zirconium concentration are presented. The sol was prepared in acid solution and left in rest until total evaporation solvent, to obtaining the amorphous monoliths. The follow, the growthing of ZrO2 nanoparticles were induced and by the Transmission Electron Microscopy sizes between 3.1 and 5.5 nm were observed to be dependent to the time and temperature of annealing. The densification from the annealing at 900, 1000 and 1100ºC initially takes the formation of the tetragonal phase of ZrO2, and after 20 mol% of zirconium oxide is observed a mixture of phases between the tetragonal and monoclinic phase, result this evidenced by Raman spectroscopy. In this work the Eu3+ ion was used as a structural and possible luminescent material in the red region, displaying a life time value between 1.4 - 2.3 ms, for samples contend 0.3 mol% of Eu3+. The life time values increases as a function of time and temperature of annealing due the increase of the crystallinity of material that decreases the sites number of Eu3+ ions on the system. The Er3+ ions emission assigned to 4I13/2 4I15/2 localized around 1532 nm, showed a full width half maximum between 29 and 56 nm. The lifetime measurements were realized for Er3+ ions. The larger values of lifetime obtained are correspondent to samples with less crystalinity. Samples annealed in less temperatures show 5.3 ms of lifetime while samples annealed in higher temperatures show 6.5 ms of lifetime.