Made available in DSpace on 2014-10-09T12:51:44Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:09:03Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Lasers sintonizáveis ao redor de 2,3 μm são interessantes para várias áreas, como detecção de gases, sensoriamento remoto e aplicações médicas. O túlio é o principal sistema entre os lasers de terras-raras com essa emissão e pode ser bombeado diretamente ou por meio de um sensibilizador como o itérbio. Neste trabalho, apresenta-se a obtenção de um laser de Yb:Tm:YLF com emissão de 620 mW em 2,3 μm bombeado em 960 nm por diodo-laser de 20 W do tipo barra em regime quase-contínuo. Investiga-se o bombeamento de um cristal de Tm:YLF em 685 nm e obtém-se de forma inédita um laser de Yb:Tm:YLF bombeado simultaneamente em 685 e 960 nm. Demonstra-se teórica e experimentamente sua maior eficiência em relação ao bombeamento apenas por 960 nm. Por meio de simulações numéricas e soluções analíticas, mostra-se a melhor relação de potência de bombeamento de cada comprimento de onda para se otimizar o laser. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:55:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:05:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-07-23T10:59:51Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-07-23T10:59:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:55:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:05:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Neste trabalho, foi desenvolvido um sistema laser utilizando como meio ativo um cristal de YLF cortado em ângulo de Brewster e dopado com 15mol% de érbio substituindo o ítrio, emitindo na região dos 3 m e bombeado por diodo laser com pico de emissão em 975 nm. Com este sistema foi obtido 1,80(18) W operando em regime quasecontínuo. O oscilador foi otimizado para aplicações médicas operando com potência máxima em 250 s de tempo de pulso. O peculiar comportamento temporal do laser foi estudado neste trabalho pela primeira vez, assim como a otimização da potência máxima em função da duração do pulso. Há diferenças nos mecanismos intrínsicos do laser quando este é operado em regime contínuo ou pulsado, especialmente no efeito da transferência de energia por conversão ascendente W22, cujo valor ainda é muito divergente na literatura. O valor estimado neste trabalho para este parâmetro de transferência de energia é 2,0x10-16 cm3/s. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-07-23T10:59:51Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-07-23T10:59:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Lasers Raman são dispositivos que proporcionam uma maneira prática de transformar comprimentos de onda fundamentais em novas linhas espectrais via Espalhamento Raman Estimulado (Stimulated Raman Scattering - SRS). Quando combinados com outros processos de conversão não lineares, os lasers Raman fornecem acesso a comprimentos de onda na região do visível no espectro eletromagnético, que de outra maneira seriam de difícil acesso, como o laranja-amarelo, verde-limão e diversas linhas no azul. A grande vantagem dos lasers Raman é a possibilidade de geração de múltiplas frequências a partir de uma mesma combinação de cristais, tornando esse tipo de laser dispositivos baratos e compactos quando comparados a tecnologias como OPO. Neste trabalho um cristal de Nd:YVO4 foi bombeado por diodo, em configuração transversal, sendo o cristal o responsável pela emissão laser e pelo espalhamento Raman. Na primeira parte do trabalho, a cavidade utilizada apresentava alto fator de qualidade para o comprimento de onda fundamental (1064 nm) e foi estudada a operação laser do 1º Stokes (1176 nm) em regimes de operação quase contínua (q-cw) e contínua (cw). Foi explorada a configuração com uma dobra do feixe laser em ângulo rasante na superfície de bombeamento, bem como a configuração com duas dobras nesta mesma superfície (double beam mode controlling - DBMC). Na segunda parte do trabalho, um cristal LBO foi utilizado para a geração do segundo harmônico (SHG) em 588 nm, o que corresponde a um laser laranja-amarelo. Foi utilizada a configuração com uma dobra e operação cw,com a qual a cavidade apresentava alto fator de qualidade tanto para o 1064 nm quanto 1176 nm. Com a configuração de uma dobra, foi demonstrado que o laser Raman opera em multimodo, com uma variedade de modos de Hermite-Gauss que puderam ser selecionados através apenas do alinhamento da cavidade, incluindo o modo TEM00. Com configuração DBMC, o laser apresentou operação estável oscilando o modo TEM00. Em 1176 nm em regime q-cw, foi obtida a potência máxima de 8,2 W por pulso (multimodo) e 11,7% de eficiência óptica de conversão (diodo para o 1º Stokes), e operando em modo TEM00 a potência máxima de 3,7 W por pulso e eficiência de 5,4% foi obtida com a configuração de duas dobras, de maneira que a tecnologia DBMC se mostrou eficiente para geração de um laser robusto e estável operando com o modo TEM00. Em regime cw o melhor resultado em termos de potência e eficiência foi obtido com a configuração de uma dobra, correspondendo a 1,8 W e 7,3% de eficiência com o laser operando em multimodo. Com o laser laranja, foi demonstrada a operação do modo TEM00 para potências de bombeamento abaixo de 14,5 W. A potência máxima obtida em multimodo foi 820 mW correspondendo a 4% de eficiência óptica de conversão. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

We use spectroscopy to study infrared optoelectronic inter and intraband semiconductor carrier dynamics. The overall aim of this thesis was to study both III-V and Pb chalcogenide material systems in order to show their future potential use in infrared emitters. The effects of bandstructure engineering have been studied in the output characteristics of mid-IR III-V laser diodes to show which processes (defects, radiative, Auger and phonon) dominate and whether non-radiative processes can be suppressed. A new three-beam pump probe experiment was used to investigate interband recombination directly in passive materials. Experiments on PbSe and theory for non-parabolic near-mirror bands and non-degenerate statistics were in good agreement. Comparisons with HgCdTe showed a reduction in the Auger coefficient of 1-2 orders of magnitude in the PbSe. Using Landau confinement to model spatial confinement in quantum dots (QDs) "phonon bottlenecking" was studied. The results obtained from pump probe and cyclotron resonance saturation measurements showed a clear suppression in the cooling of carriers when Landau level separation was not resonant with LO phonon energy. When a bulk laser diode was placed in a magnetic field to produce a quasi quantum wire device the resulting enhanced differential gain and reduced Auger recombination lowered Ith by 30%. This result showed many peaks in the light output which occurred when the LO phonon energy was a multiple of the Landau level separation. This showed for the first time evidence of the phonon bottleneck in a working laser device. A new technique called time resolved optically detected cyclotron resonance, was used as a precursor to finding the earner dynamics within a spatially confined quantum dot. By moving to the case of a spatial QD using an optically detected intraband resonance it was possible to measure the energy separation interband levels and conduction and valence sublevels within the dot simultaneously. Furthermore this technique has been shown that the inhomogeneous broadening of the photoluminescence spectrum is not purely affected by just size and composition. We suggest that other processes such as state occupancy, In roughing, and exciton binding energies may account for the extra energy.

Le développement du laser a ouvert la voix à l'exploration de nouveaux domaines scientifiques et industriels. Les impulsions laser à haute intensité sont un outil unique pour les études d'interaction lumière/matière et leurs applications. Mais elles sont générées par des systèmes laser reposant sur l'utilisation de milieux à gain en verre pompés par des lampes flashes et sont donc intrinsèquement limitées en termes de cadence et d'efficacité. Le développement, au cours de ces dernières années, des lasers semi-conducteurs a attiré l'attention sur une nouvelle classe de lasers, les « laser solides pompés par diodes » (DPSSL). Ils possèdent une grande efficacité et sont des candidats de choix pour les systèmes compacts à haute puissance moyenne requis pour des applications industrielles, mais aussi en tant que sources de pompe à haute puissance pour des lasers ultra-intenses. Les travaux décrits dans cette thèse s'inscrivent dans le cadre du système laser Lucia (1 kilowatt de puissance moyenne), actuellement en construction au «Laboratoire d'Utilisation des Intenses lasers» (LULI) à l'Ecole Polytechnique, France. La génération d'impulsions laser de durée sub-10 nanosecondes avec des énergies allant jusqu'à 100 joules et des taux de répétition de 10 hertz est principalement limitée par l'émission spontanée amplifiée (ASE) et les effets thermiques. L'étude de ces limitations est le thème central de ce travail. Leur impact est discuté dans le cadre d'un premier jalon énergétique fixé vers 10 joules. Le système laser mis au point est présenté en détails depuis l'oscillateur jusqu'à la fin de la chaine d'amplification. Une discussion complète de l'impact de l'ASE et des effets thermiques est complétée par des vérifications expérimentales. Les modèles de simulation informatique développés sont validés puis utilisés pour prédire les performances du système laser qui, lors d'une première activation, à atteint un niveau d'énergie de 7 joules en régime mono-coup et de 6,6 joules pour un taux de répétition de 2 hertz. Les limitations actuelles sont discutées ainsi que les approches envisagées pour des développements futurs.

The beam quality and the system efficiency of a diode-pumped solid-state laser source are directly related to the thermal profile inside the laser crystal. The thermal profile in a laser crystal should be made uniform in order to reduce the negative effects of the thermal lens. However, the absorbed pump profile that forms a uniform thermal profile inside the gain medium may adversely affect the system efficiency. In this thesis, a computational and empirical method was developed for designing pumping chambers that results in a suitable thermal profile inside the gain medium, and thus desired laser beam quality was achieved while keeping the system efficiency at an acceptable level. Accomplishment of this thesis work will lead to the design of pumping chambers and resonators in high power laser systems operating at even higher thermal loads.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:45:36Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:08:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 07309.pdf: 6512485 bytes, checksum: da19e05a16a320b11188314140f1865c (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-07-23T11:12:14Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-07-23T11:12:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP