Pulsos ultracurtos de laser vêm sendo usados tanto para estudar e desenvolver processos ópticos não lineares em materiais, quanto para o seu processamento visando as mais diversas aplicações tecnológicas. Neste trabalho, estas duas áreas (estudos de não linearidades e processamento de materiais) foram exploradas em distintas amostras vítreas. Primeiramente, investigamos o espectro das propriedades ópticas não lineares de terceira ordem de vidros oxifluoroboratos de chumbo (50BO 1,5 - (50-x)PbF2 - xPbO) em função da variação da composição. Os espectros não lineares foram determinados na região do visível e infravermelho próximo pela técnica de varredura-z, utilizando um sistema laser de Ti: safira (775 nm, 150 fs, 1 kHZ) juntamente com um amplificador óptico paramétrico (470 a 2000 nm). Os resultados revelaram que a formação de oxigênios não ligantes favorece a resposta óptica não linear do material; o vidro com x = 50 apresentou as maiores não linearidades de terceira ordem, com índice de refração não linear de aproximadamente 4,7 x \'10 POT.-19\' \'M POT.2\'/W para comprimentos de onda entre 470 a 1550 nm, e coeficiente de absorção de dois fótons da ordem de 1 cm/GW, na região de engrandecimento de ressonância. Estes resultados, associados com a análise do fator de mérito e medidas de limitação óptica, sugerem que esses vidros têm potencialidades para aplicações em limitadores de potência e chaves puramente ópticas. Com relação ao processamento de materiais, utilizamos a técnica de microestruturação com laser de femtossegundos para produzir microestruturas em vidros borato de chumbo e borosilicatos. Foi possível obter linhas na superfície destes materiais, cuja largura pode ser controlada no intervalo de 3 a 35 µm pela alteração das condições de focalização, energia e velocidade de varredura do feixe. Ainda, através da irradiação com pulsos de femtossegundos foi possível produzir nanopartículas de cobre, cujo tamanho está em torno de 15 nm, tanto no volume quanto na superfície de um vidro borosilicato. Observamos que existe uma combinação ótima entre a velocidade de varredura do laser e a temperatura de tratamento térmico que permite a formação dessas nanopartículas apenas nas regiões irradiadas. / Ultrashort laser pulses have been used to study and develop nonlinear optical processes in materials, as well as for their processing, aiming at several technological applications. In this work, both areas (study of optical nonlinearities and materials processing) were exploited for different glass materials. Initially, we have studied the third order nonlinear optical spectrum of lead oxifluoroborate glasses (50BO 1,5 - (50-x)PbF2 - xPbO) as a function of the composition. The optical nonlinearities were determined from the visible to the near infrared employing the Z-scan technique, using a Ti: sapphire laser system (775 nm, 150 fs, 1 kHZ) and an optical parametric amplifier (470 a 2000 nm) as excitation sources. The results revealed that the formation of non-bridging oxygens favors the nonlinear optical properties of the material; the glass with x = 50 presents the higher third order nonlinearities, exhibiting a nonlinear index of refraction of about 4,7 x \'10 POT.-19\' \'M POT.2\'/W at the range of 470 - 1550 nm, and a two-photon absorption coefficient of approximately 1 cm/GW at the resonant enhancement region. Figure of merit analysis and optical limiting measurements suggest that these glasses have potential for applications in optical limiting and all-optical switching. Regarding materials processing, we have used femtosecond laser micromachining to produce microstructures in lead borate and borosilicate glasses. We were able to produce lines with controlled widths, from 3 - 35 µm, on the surface of the glasses by changing the focus, speed and energy of the laser beam. Moreover, using femtosecond laser pulses we obtained copper nanoparticles on the surface as well as in the bulk of a borosilicate glass. We have observed that there is an optimal combination between scanning speed and annealing temperature to promote the formation of nanoparticles at the regions irradiated by the laser.

Apresentamos neste trabalho o projeto e a construção de um Oscilador Paramétrico Ótico (OPO), demonstrando o caráter quântico da correlação de intensidade dos feixes sinal e complementar nele produzidos a partir de um feixe de bombeio de 532 nm. Estudamos ainda a compressão quântica de ruído no feixe de bombeio refletido por uma cavidade de OPO, obtendo 38 % de redução (abaixo do limite quântico) no ruído de quadratura de um feixe de 1064 nm produzido por um laser de Nd:YAG. Por fim, observamos a formação de estruturas nos feixes de saída para cavidades com modos transversos degenerados (confocal e concêntrica) e demonstramos pela primeira vez o caráter multimodo transverso das correlações quânticas em um OPO com cavidade confocal. / We present in this work the project and construction of an Optical Parametric Oscillator (OPO), showing the quantum behavior in the intensity correlation of signal and idler beams, generated from a 532 nm pump. We have also studied the quantum noise compression in the pump beam reflected from an OPO cavity, obtaining 38 % of noise reduction below the vacuum fluctuations in the quadrature of a 1064 nm beam coming from a Nd:YAG laser. Finally, we observed the pattern formation in the output beams for transverse degenerate cavities (confocal and concentric) and we show, for the first time to our knowledge, the transverse multimode behavior in the quantum correlation of a confocal OPO.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-22T17:48:12Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_MetodosTeoricosInvestigacao.pdf: 2531889 bytes, checksum: af4842f1d532b321c1b678818c41d796 (MD5) / Rejected by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br), reason: Para excluir os metadados desta dissertação on 2014-04-23T23:27:12Z (GMT) / Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-30T12:50:43Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_MedidasNaoLinearidades.pdf: 3899193 bytes, checksum: b292b0ba7da1c15524f97ea695808275 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-06-11T14:58:50Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_MedidasNaoLinearidades.pdf: 3899193 bytes, checksum: b292b0ba7da1c15524f97ea695808275 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-11T14:58:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_MedidasNaoLinearidades.pdf: 3899193 bytes, checksum: b292b0ba7da1c15524f97ea695808275 (MD5) Previous issue date: 2011 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Neste trabalho utilizamos a técnica de varredura-Z para a determinação dos parâmetros ópticos não-lineares (índice de refração não-linear e coeficiente de absorção não-linear) do ácido oleico e das soluções de beta-caroteno diluído em ácido oleico. As concentrações das soluções estudadas foram as seguintes: 0, 5:6, 11:3, 22:5, 30, 45 e 60 μg=ml, os índices de refração foram calculados levando-se em consideração os dados experimentais e o modelo teórico previsto por Sheik-Bahae. As soluções de ácido oleico puro e de ácido oleico com beta-caroteno (60 μg=ml) apresentaram absorção não-linear e seus respectivos coeficientes foram calculados. Obtivemos também os índices de refração não-linear para os óleos de andiroba, buriti e copaíba, todos nativos da região Amazônica. / We use the Z-scan technique to determine the nonlinear optical parameter (nonlinear refraction index) from oleic acid and beta-carotene diluted in oleic acid. The concentrations of the studied mixture were as the following: 0, 5.6, 11.3, 22.5, 30, 45 and 60 μg/ml. The nonlinear refraction index were evaluated considering the experimental data and Sheik-Bahae theory. The pure oleic acid and the solution of oleic acid with beta-carotene (60 μg/ml) presented nonlinear absorption and its coefficient were calculated. We obtain too nonlinear refraction index for some Amazon vegetable oils.

O diagnóstico preciso das características morfológicas e metabólicas de um tecido e/ou órgão com a finalidade de identificar alterações patológicas, ou avaliar um determinado tratamento, é de grande importância nas áreas de biologia e medicina. Uma excelente alternativa para este diagnóstico, e que permite uma visualização com resolução celular, são imagens de microscopia óptica. Tradicionalmente, analisam-se as características celulares através de processos histológicos; contudo, mais recentemente essa mesma análise tornou-se possível em tecidos sem a necessidade deste preparo histológico. Fenômenos de óptica não-linear, como a fluorescência devido à absorção de dois fótons e a geração de segundo harmônico, são exemplos de processos que podem ser realizados sem preparo histológico com o objetivo de se obter imagens microscópicas em diferentes profundidades com resolução celular. Este projeto teve por objetivo desenvolver um microscópio óptico de varredura a laser baseado em processos ópticos não lineares, para adquirir imagens de tecidos e órgãos, nas condições in vitro, in vivo e ex vivo. O microscópio óptico montado é composto por: um laser de pulsos ultracurtos sintonizável (Ti:Safira), um sistema de varredura espacial (dois espelhos conectados a galvanômetros e conjugados por dois espelhos esféricos, para varredura lateral, e uma plataforma piezoelétrica para varredura axial), uma lente objetiva (20X, abertura numérica de 1,0, imersão em água e distância funcional de 2,0 mm) e um sistema de aquisição e controle. A resolução lateral obtida foi de (0,8±0,1) μm e axial de (4,4±1,5) μm, suficiente para a realização de imagens com resolução subcelular de tecidos biológicos. Imagens de fluorescência e por geração de segundo harmônico foram obtidas com sucesso a partir de tecido ex vivo de pele e fígado de rato, pele de porco e de membrana corioalantóica. Estas imagens revelaram aspectos tidos como relevantes na análise morfo-histopatológica – como estruturas nucleares e de membrana, e a presença de colágeno, e com vantagens como coleta de informação vinda de diferentes camadas do tecido. A montagem desse sistema apresenta potencial para contribuir em estudos em diagnóstico e tratamento de lesões sejam feitos de modo que, no futuro, essa análise resulte em diagnósticos mais precisos e tratamentos mais efetivos. / Accurate diagnosis of the morphological and metabolic conditions of a tissue and/or an organ is essential to define the presence of pathological changes, and to evaluate the response during a number of treatments. The use of optical techniques for biological tissue imaging is an excellent alternative for this purpose. Such techniques allow non-invasive diagnostic procedures, with cellular resolution, and usually provide almost instantaneous response. The use of nonlinear optical techniques such as fluorescence promoted by two-photon absorption is one example of optical technique in which we obtain images of living tissue with spatial resolution at cellular level. The purpose of this study is the assembly and characterization of a custom-made non-linear microscope. This microscope allows customized adjustment for in vitro, in vivo and ex vivo imaging of biological samples. The excitation is done using a tunable femtosecond Ti:Sapphire laser. Two galvanometer mirrors conjugated by two spherical mirrors are used for the lateral scan and for the axial scan a piezoeletric stage is utilized. The light is focused in tissue by an 20X objective lens, in water immersion, numerical aperture of 1.0, and working distance of 2.0 mm. The lateral resolution obtained was (0.8 ± 0.1) μm and (4.4 ± 1.5) μm for axial resolution, which is sufficient for images with sub-cellular resolution to be achieved in biological tissues. Fluorescence and second harmonic generation images were performed using epithelial and hepatic tissue. Those images revealed aspects considered relevant in morpho-histopathology – such as nuclear and citoplasm membrane structures, and the presence of collagen. By means of the microscope it is possible to have images in different depths of tissues with sub-cellular resolution. The assembly of such an equipment shall represent a potential contribution to diagnostics and lesion treatment fields, so that it may result in more precise detection of diseases and more effective treatments in the future.

Nesta tese realizamos três trabalhos que envolvem diferentes aspectos da espectroscopia resolvida no tempo. No primeiro discutimos brevemente a teoria e as principais técnicas para a caracterização de pulsos curtos. Analisamos detalhamente uma destas técnicas e propusemos modi cações que possibilitaram o barateamento dos custos da montagem e, além disso, introduziram novas características que sanaram alguns problemas que a montagem original apresentava e que também possibilitaram uma melhor caracterização da própria técnica. Descrevemos cuidadosamente as condições que devem ser satisfeitas pela geometria dos feixes e pelos componentes da montagem para obter uma caracterização correta dos pulsos curtos. Também apresentamos o procedimento de calibração do sistema. Pulsos com diferentes tempos e funções de fase foram caracterizados e os resultados foram validados por testes de con abilidade da informação recuperada. O trabalho seguinte foi o estudo da dinâmica molecular em líquidos puros e em misturas através da técnica efeito Kerr óptico resolvido no tempo, que é uma técnica do tipo bombeio e prova não ressonante, usando um sistema laser Ti:Sa ra com pulsos de 170 fs, centrados em 800 nm. As moléculas estudadas foram o dissulfeto de carbono (CS2), benzeno (C6H6), alilbenzeno (C9H10) e o poliestireno (PS). A teoria necessária para descrever os resultados medidos foi desenvolvida no regime temporal. O modelo de Debye para a relaxação difusiva da anisotropia orientacional descreve a componente de tempos longa, acima de um picosegundo. Partindo do Hamiltoniano de interação, desenvolvemos a teoria da função resposta linear, chegando a uma expressão para a relaxação da polarizabilidade anisotrópica, necessária para descrever os tempos curtos (subpicosegundos). Além disso, a passagem para o regime espectral utilizando somente dados experimentais, ou seja, sem a necessidade de levar em conta modelos especí cos, também foi discutida. Os resultados mostram que os tempos difusivos tanto nos líquidos puros quanto nas misturas seguem a equação de Debye-Stokes-Einstein que prevê um aumento deste tempo para viscosidades maiores. Os tempos curtos são analisados em termos da componente não difusiva da resposta espectral associada à dinâmica molecular. As alterações do espectro foram quanti cadas e a explicação para as mudanças observadas foi dada em termos das con gurações estruturais de interação que levam a uma alteração do potencial intermolecular dentro do qual as moléculas executam movimentos libracionais. Por último, investigamos a questão do modelamento de pulsos de luz incoerente. Para isto trabalhamos com um laser de corante banda larga sem elemento de seleção espectral intracavidade. A técnica utilizada foi o espalhamento forçado de luz ao qual foi acoplado um modelador composto por uma grade, uma lente e uma máscara que alterava a função de fase espectral relativa entre os feixes formadores da grade transiente na amostra de interesse. Realizamos uma análise detalhada desta montagem e obtivemos expressões para ajustar os dados medidos. Os resultados mostram que a função de correlação pode ser alterada de forma especí ca através da escolha de determinadas funções de fase espectrais.

The present work is devoted to the study of the nonlinear optical properties of smectic samples containing gold nanoparticles with a rod shape. By using the time-resolved Z-scan technique, we determine the nonlinear refractive and absorptive coefficients at the vicinity of the smectic-A-nematic phase transition. Our results reveal that such coefficients are sensitive to the sample temperature. In particular, we show that the nonlinear refractive index presents a singular behavior close to the transition temperature. Further, we show that a nonlinear optical response may take place at temperatures where the smectic order is well established. We provide a detailed discussion of the effects associated with the introduction gold nanoparticles on the mechanisms behind the optical nonlinearity in liquid-crystal samples. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente trabalho é dedicado ao estudo das propriedades ópticas não-lineares de amostras esméticas contendo nanopartículas de ouro com um formato de bastão. Usando a técnica de varredura Z resolvida no tempo, nós determinamos os coeficientes de refração e de absorção não-lineares, nas vizinhanças da transição de fase nemática-esmética-A. Os nossos resultados revelam que esses coeficientes são sensíveis a temperatura da amostra. Em particular, nós mostramos que o índice de refração não-linear apresenta um comportamento singular próximo á temperatura de transição. Além disso,nós mostramos que uma resposta óptica não-linear pode ocorrer em temperaturas onde a ordem esmética está bem estabelecida. Será realizada uma discussão detalhada dos efeitos associados com as nanopartículas de ouro. E uma introdução sobre os mecanismos por trás da não-linearidade óptica em amostras de cristais líquidos esméticos.

Nesta tese realizamos três trabalhos que envolvem diferentes aspectos da espectroscopia resolvida no tempo. No primeiro discutimos brevemente a teoria e as principais técnicas para a caracterização de pulsos curtos. Analisamos detalhamente uma destas técnicas e propusemos modi cações que possibilitaram o barateamento dos custos da montagem e, além disso, introduziram novas características que sanaram alguns problemas que a montagem original apresentava e que também possibilitaram uma melhor caracterização da própria técnica. Descrevemos cuidadosamente as condições que devem ser satisfeitas pela geometria dos feixes e pelos componentes da montagem para obter uma caracterização correta dos pulsos curtos. Também apresentamos o procedimento de calibração do sistema. Pulsos com diferentes tempos e funções de fase foram caracterizados e os resultados foram validados por testes de con abilidade da informação recuperada. O trabalho seguinte foi o estudo da dinâmica molecular em líquidos puros e em misturas através da técnica efeito Kerr óptico resolvido no tempo, que é uma técnica do tipo bombeio e prova não ressonante, usando um sistema laser Ti:Sa ra com pulsos de 170 fs, centrados em 800 nm. As moléculas estudadas foram o dissulfeto de carbono (CS2), benzeno (C6H6), alilbenzeno (C9H10) e o poliestireno (PS). A teoria necessária para descrever os resultados medidos foi desenvolvida no regime temporal. O modelo de Debye para a relaxação difusiva da anisotropia orientacional descreve a componente de tempos longa, acima de um picosegundo. Partindo do Hamiltoniano de interação, desenvolvemos a teoria da função resposta linear, chegando a uma expressão para a relaxação da polarizabilidade anisotrópica, necessária para descrever os tempos curtos (subpicosegundos). Além disso, a passagem para o regime espectral utilizando somente dados experimentais, ou seja, sem a necessidade de levar em conta modelos especí cos, também foi discutida. Os resultados mostram que os tempos difusivos tanto nos líquidos puros quanto nas misturas seguem a equação de Debye-Stokes-Einstein que prevê um aumento deste tempo para viscosidades maiores. Os tempos curtos são analisados em termos da componente não difusiva da resposta espectral associada à dinâmica molecular. As alterações do espectro foram quanti cadas e a explicação para as mudanças observadas foi dada em termos das con gurações estruturais de interação que levam a uma alteração do potencial intermolecular dentro do qual as moléculas executam movimentos libracionais. Por último, investigamos a questão do modelamento de pulsos de luz incoerente. Para isto trabalhamos com um laser de corante banda larga sem elemento de seleção espectral intracavidade. A técnica utilizada foi o espalhamento forçado de luz ao qual foi acoplado um modelador composto por uma grade, uma lente e uma máscara que alterava a função de fase espectral relativa entre os feixes formadores da grade transiente na amostra de interesse. Realizamos uma análise detalhada desta montagem e obtivemos expressões para ajustar os dados medidos. Os resultados mostram que a função de correlação pode ser alterada de forma especí ca através da escolha de determinadas funções de fase espectrais.

Nanofluidos magnéticos formados por partículas de ferrite de manganês eletricamente carregadas foram estudados sob o ponto de vista estrutural, magnético e óptico. Características estruturais foram analisadas por meio da técnica de espalhamento de raios X a baixos ângulos (SAXS), que permitiu a determinação da distribuição de diâmetros de nanopartículas em solução. Assim, foi possível determinar o comportamento lognormal da distribuição de tamanhos nas amostras, bem como o diâmetro médio das soluções estudadas, Mn3, Mn4 e Mn6, como 2.8nm, 3.4nm e 6.2nm, respectivamente. Ademais, foi investigada a magnetização das diferentes soluções em função da temperatura sob o protocolo ZFC/FC, permitindo a determinação da distribuição de temperaturas de bloqueio, grandeza que depende do volume das partículas. Ao comparar as distribuições obtidas, foi constatado que aquela determinada por medidas magnéticas era mais estreita do que a por SAXS, indicando interações dipolares entre partículas. Essa hipótese foi corroborada por medidas de suscetibilidade ac, que resultaram em tempos de relaxação muito curtos, incompatíveis com modelos de partículas únicas, levando à conclusão da existência de um comprimento de correlação com N partículas interagindo no volume de correlação 3. Tais grupos de partículas não correspondem a aglomerados físicos, uma vez que alterações de densidade eletrônica não foram verificadas nas curvas de espalhamento de raios X, mas sim a clusters magnéticos, que respondem ao campo externo em conjunto. A análise dos resultados de magnetização ac e dc, simultaneamente, evidenciou ainda alterações na anisotropia das partículas, efeitos de superfície devido à redução de tamanho do cristal. O estudo de propriedades ópticas lineares permitiu a determinação do espectro de absorção em função da concentração de nanopartículas em solução. Desse modo, foi verificada a validade da lei de Beer-Lambert em uma região do espectro, para 300nm < < 600nm. O gap óptico foi determinado para as transições diretas e indiretas como EgapDir = 3.07 ± 0.15eV e EgapInd = 2.06 ± 0.11eV, respectivamente. Por fim, propriedades ópticas não lineares foram estudadas por meio da técnica de z-scan na escala de femto-segundo, a fim de estudar efeitos de origem eletrônica. Curvas foram obtidas e, por meio de ajustes de equações teóricas, foi possível a determinação dos parâmetros não lineares. Contudo, estudos adicionais evidenciaram que tais sinais não eram de origem eletrônica, mas sim térmica, como formação de lente térmica e termodifusão. Assim, os coeficientes não lineares dos ferrofluidos não puderam ser determinados com precisão, de maneira que apenas valores máximos desses coeficientes foram obtidos independentemente do tamanho das nanopartículas, sendo max = 3.9x10-2cm/GW o valor máximo para o coeficiente de absorção de dois fótons e |n2max| = 5.3x10-16cm2/W, para o índice de refração não linear. / Magnetic nanofluids formed by electrically charged manganese ferrite particles were studied under the structural, magnetic and optical point of view. Structural characteristics were analyzed by small angle X-rays scattering (SAXS) technique, which allowed determining the nanoparticles\' size distribution. Thus, it was possible to determine the lognormal behavior of the size distribution, as well as the particles\' mean diameter of the studied solutions, Mn3, Mn4 and Mn6, as 2.8nm, 3.4nm and 6.2nm, respectively. Also, the magnetization of the different solutions was investigated as a function of the temperature under the ZFC/FC protocol, allowing the determination of the blocking temperature distribution, quantity that depends on the nanoparticles\' volume. Comparing the distributions obtained it was noted that the obtained by magnetic measurements was narrower than the one obtained by SAXS, which indicates dipolar interactions between nanoparticles. This hypothesis was supported by ac susceptibility measurements, which resulted in very short relaxation times, incompatible with single particles models, leading to the conclusion of the existence of a correlation length with N interaction particles in the correlation volume 3. Those particles groups do not correspond to physical clusters, since electron density changes were not observed in X-rays scattering curves, but to magnetic clusters that responds collectively to the external field. The simultaneous analysis of ac and dc magnetization results showed changes in the anisotropy of the particles, surface effects due to reduction of crystal size. The study of linear optical properties allowed the determination of the absorption spectrum as a function of the nanoparticles\' concentration in solution. Thus, the validity of the Beer-Lambert law was verified for the wavelength range 300nm < < 600nm was determined for direct and indirect transitions as EgapDir = 3.07 ± 0.15eV and EgapInd = 2.06 ± 0.11eV, respectively. Finally, nonlinear optical properties were studied by the z-scan technique in the femto-second time scale. Curves were obtained and, by means of theoretical equations adjustments to the data, it was possible to determine nonlinear parameters. However, additional studies have shown that such effects were not of electronic origin, but thermal, as thermal lens and thermodiffusion. Thus, the nonlinear coefficient of ferrofluids could not be determined accurately, only maximum values of these coefficients were obtained regardless of the size of the nanoparticles, as max = 3.9x10-2cm/GW the maximum value of the two photon absorption coefficient and |n2max| = 5.3x10-16cm2/W for the nonlinear refraction index.

Nós observamos o processo de Transferência de energia induzida por luz entre o Cr+3 e o Gd+3 no cristal de GdAlO3 dopado com cromo, o que acreditamos ser a primeira observação clara de ocorrência desse processo em sólidos. Também obtivemos os espectros de absorção, luminescência e excitação dos cristais de GdAlO3 e GdAlO3:Cr+3 e medimos os tempos de decaimento da excitação do Gd+3 no GdAlO3:Cr+3. As montagens experimentais utilizadas para a obtenção dos espectros de transferência de energia induzida, luminescência e excitação bem como a montagem para medida do tempo de vida dos estados excitados foram desenvolvidas por nós. / We have observed the Light induced energy transfer process between Cr+3 and Gd+3 in the GdAlO3 crystal doped with chromium, believed to be the first clear observation of the occurrence of this process in solids. We have also obtained the absorption, luminescence and excitation spectra of the GdAlO3 and GdAlO3:Cr+3 crystals as well as the decay time of excitation of the Gd+3 in the GdAlO3:Cr+3. The experimental apparatus used to obtain the luminescence, excitation and induced energy transfer spectra and the one used to measure the decay time of the excited states have been developed by us.

Técnicas de Mistura de 4 Ondas foram utilizadas para se estabelecer e observar redes de difração dinâmicas formadas pela população de íons Cr+3 e através disto estudamos os efeitos de saturação em Conjugação de Fase por Mistura Degenerada de 4 Ondas (CFMD40) em cristais de GdAlO3 : Cr+3 (Aluminato de Gadolínio dopado com Cr+3) e Al2O3 : Cr+3 (Rubi). Foi utilizado um laser de Argonio CW em &lambda = 514nm para investigar experimentalmente o comportamento estacionário e transiente da eficiência (ou refletividade) na CFMD40, onde obtivemos um bom acordo com os modelos teóricos utilizados. Pela primeira vez foi registrada a resposta temporal transiente do campo conjugado em CFMD40 para cristais de GdAlO3 : Cr+3, onde foi desenvolvida e utilizada uma nova técnica de medida. Nossos resultados de eficiência estacionaria para o cristal de GdAlO3 : Cr+3 são, segundo nosso conhecimento, os mais altos obtidos neste tipo de material utilizando-se lasers contínuos neste comprimento de onda. Realizamos também um experimento onde podemos comprovar a participação de ambas as redes absorptiva e dispersiva induzida nestes materiais fato este considerado em nosso modelo teórico. / Four Wave Mixing techniques were used to establish and probe dynamic gratings generated by Cr+3 ions population. By this method this we have studied the saturation effects in phase conjugation by Degenerate Four- wave Mixing (DFWM) in GdAlO3 : Cr+3 (Cr+3 doped Gadolineum Aluminatum) and Al2O3 : Cr+3 (Ruby). An Argon ion laser at &lambda = 514nm was used to investigate the stationary and transient behavior of efficiency in DFWM, where we have obtained good agreement with the theoretical models. For the first time the transient response of conjugated field by DFWM was measured in a GdAlO3 : Cr+3 crystal, using a new experimental technique. In the GdAlO3 : Cr+3 sample we obtained a maximum DFWM stationary efficiency of approximately 10%, which as far as we know, is the highest value achieved in this kind of material using a CW laser at this wavelength. We have also performed an experiment to probe the both contribution of absorptive and dispersive induced gratings in these materials, as we have considered in our theoretical model.