Made available in DSpace on 2014-06-12T23:01:36Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo9186_1.pdf: 2166534 bytes, checksum: 78cac05d1971859f4855033a15e1063d (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2003 / Este trabalho descreve o desenvolvimento e estudo da atuação de complexos de íons lantanídeos luminescentes como rastreadores fotônicos incorporados em nanoestruturas carreadoras de fármacos em sistemas biológicos. O rastreamento por luminescência visa uma alternativa na utilização de radioisótopos. A etapa inicial do trabalho consistiu na síntese de compostos com o objetivo de se desenvolver uma nova classe de rastreadores fotônicos com inspeção via radiação infravermelha, através de processos de conversão ascendente de energia. Decaimentos multifônon impediram o uso de complexos tipo b-dicetonas na conversão ascendente de energia. Compostos macrocíclicos foram sintetizados visando a posterior coordenação de íons lantanídeos para o estudo de suas propriedades luminescentes e possíveis aplicações. Diversas metodologias sintéticas foram empregadas para a obtenção dos compostos desejados. Adicionalmente, foi realizado um estudo da eficiência dos compostos na coordenação de cátions, através de análises RMN 1H. Em uma segunda etapa do trabalho, foram utilizados complexos de b-dicetonas com íons Eu3+, conhecidos como excelentes DMCL (dispositivos moleculares conversores de luz) para o rastreamento, utilizando-se radiação ultravioleta em sistemas biológicos. Os testes de citotoxidade indicaram o complexo Eu(Btfa)3Bipy como o mais adequado ao uso nessses sistemas. Nanoesferas (DEX-PCL) foram preparadas pelo método de emulsão múltipla (A/O/A), sendo o complexo Eu(Btfa)3Bipy incorporado na primeira emulsão. Estudos de espectroscopia de luminescência mostraram esse complexo incorporado em nanoesfera como o sistema potencialmente mais eficiente para ser usado como nanorastreador fotônico. Após a administração intravenosa do nanomarcador em camundongos, um estudo cinético foi realizado das amostras de sangue, rins, fígado e baço, monitorado por espectroscopia de emissão do íon Eu3+, explorando efeito antena de seus ligantes. Foi possível se detectar a luminescência do nanomarcador fotônico durante a 1ª hora em circulação no sangue. Após a 6ª hora, é possível que as proteínas plasmáticas constituintes do sangue, adsorvidas ou ligadas na superfície dos nanomarcadores, promovam o reconhecimento e a captura por células fagocitárias. Não foi detectado, no entanto, luminescência nos tecidos dos rins, fígado e baço. Estudos mais detalhados estão sendo programados para se evitar a supressão da luminescência dos nanomarcadores, além disso, como perspectiva, está sendo investigado um mecanismo para a determinação de resposta imunológica através deste sistema

Orientador: Lucia Helena Deliesposte Cescato / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-08T11:13:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Menezes_JacsonWeberde_M.pdf: 5177344 bytes, checksum: 63bfde864e58f6813890fced4db8f389 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Nesta dissertação foi desenvolvido um novo método de gravação de estruturas bidimensionais em fotorresina, baseado na superposição de três exposições holográficas. Utilizando esta técnica, foi possível gravar estruturas de seção transversal circular. Isso resolve o problema da redução da área do gap fotonico que ocorre com as estruturas cilíndricas de seção transversal elíptica, obtida quando são utilizadas apenas duas exposições. Controlando-se a fase entre a terceira exposição e as duas anteriores é possível também gerar padrões hexagonais com diferentes formas de cilindros, que correspondem aos "átomos" do cristal fotonico, que podem apresentar novas propriedades fotonicas. Para projetar cristais fotonicos que apresentam gap fotonico na região de interesse do espectro eletromagnético, foi utilizado um programa baseado no método dos elementos finitos. Nestes projetos foram consideradas as dimensões e formas que podem ser fabricadas utilizando a técnica de dupla exposição holográfica assim como foi utilizada a aproximação de índice de refração equivalente para levar em conta a espessura da camada fotonica. Utilizando a superposição de duas exposições holográficas, associadas à litografia por corrosão por íon reativo, foram feitas tentativas de fabricação das camadas fotonicas projetadas em três materiais diferentes: silício policristalino, silício amorfo hidrogenado e silício cristalino / Abstract: In this work, it was developed a new recording method of the 2D structures in photoresist, based on the superimposition of three holographic expositions. This technique solves the problem of asymmetry of hexagonal structures, arising from the superimposition of only two expositions, which causes a strong reduction of the photonic band gap area. By controlling the phase-shift between the third exposition and the former two exposures, it is possible to generate new hexagonal patterns that can present different properties. In the design of the 2D photonic layers that present Photonic Band Gaps in the near infra-red region of the electromagnetic spectrum, it was used a software based on finite elements method. To consider the thickness of the photonic layer it was used the approach of equivalent refractive index. In the design we take into account the dimensions and shapes that can be fabricated using the technique of holographic lithography associated with RIE (Reactive Ion Etching). For fabrication of the structures we used double holographic exposures followed by RIE lithography in three different materials: poly-silicon, amorphous silicon and crystalline silicon / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

Made available in DSpace on 2014-06-12T23:17:03Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo9110_1.pdf: 1563256 bytes, checksum: 28869f7530bc27f7721347b575f57574 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 / A alta qualidade de um serviço de monitoração individual é de fundamental importância para a segurança dos trabalhadores que exercem suas atividades em ambientes controlados e dependem de avaliações precisas das doses que receberam e podem vir a receber durante o desempenho das suas atividades profissionais. O investimento em pesquisas que possibilitem o aperfeiçoamento da qualidade da resposta fornecida com o sistema dosimétrico utilizado é de fundamental importância. Para isto, o Laboratório de Dosimetria Temoluminescente do Centro Regional de Ciências Nucleares, Instituto da Comissão Nacional de Energia Nuclear, possui um programa que visa pesquisar, testar e implementar novos processos que resultem na melhoria da qualidade de seus serviços. Objetivando identificar os espectros em energia para campos fotônicos, foi investigada neste trabalho a aplicabilidade da inteligência artificial, através do uso de uma rede neural multicamadas, como ferramenta de classificação de padrões em energia, associada a um sistema dosimétrico termoluminescente (TLD-700 e TLD-600). Os dosímetros foram expostos inicialmente a diversas energias médias conhecidas, entre 16 keV e 1,2 MeV, para o intervalo de doses de 0,5 a 10 mSv, com o propósito de gerar um conjunto de dados de treinamento para a rede neural. Posteriormente, um novo conjunto de dosímetros irradiados em energias desconhecidas para a rede neural, foi utilizado para testes. A metodologia empregada neste trabalho se mostrou adequada à aplicação na classificação de energias. As melhores respostas foram obtidas para irradiações com altas doses, com 100% de acerto, para 10 mSv

Orientador: Thiago Pedro Mayer Alegre / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-31T00:04:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Benevides_RodrigodaSilva_M.pdf: 12114965 bytes, checksum: 9db892fbca5fe67d883b58515f6e1dc7 (MD5) Previous issue date: 2016 / Resumo: A área de optomecânica de cavidades passou por um grande desenvolvimento na última década. O crescente interesse nesta área foi impulsionado principalmente pela interessante conexão entre movimentos mecânicos e campos ópticos. Tal acoplamento é amplamente explorado em diversos experimentos, com escalas variando de interferômetros quilométricos a cavidades ópticas microestruturadas. O principal desafio em todos estes experimentos é criar um dispositivo optomecânico com um longo tempo de vida óptico e mecânico, ao mesmo tempo em que mantém um grande acoplamento. Neste contexto, as cavidades de cristal fotônico surgiram como fortes candidatas já que elas são capazes de confinar campo óptico em um volume modal muito reduzido e por um longo tempo de vida. No regime clássico, estes pequenos dispositivos, que podem oscilar mecanicamente com frequências de alguns poucos MHz até dezenas de GHz, permitem detectar forças, massas e deslocamentos muito pequenos. Elas também são usadas para produzir osciladores mecânicos de alta qualidade, que podem ser sincronizados por intermédio do campo óptico. No regime quântico, a optomecânica quântica de cavidades tem sido usada para ajudar na compreensão do fenômeno de decoerência em uma escala mesoscópica, criando estados não-clássicos fortemente acoplados entre campo óptico e movimento mecânico, intermediado pela interação optomecânica. Entretanto, até agora, foram realizados poucos estudos sobre a possibilidade de produção destes dispositivos em larga escala, um passo necessário para massivas aplicações tecnológicas e científicas destes dispositivos. Neste trabalho, descrevemos um estudo detalhado de cavidades optomecânicas baseadas em cristais fotônicos produzidos numa fábrica de dispositivos compatíveis com indústria CMOS. Nós demonstramos a viabilidade desta plataforma explorando três geometrias distintas de cristais fotônicos. Primeiramente, nós mostramos como atingir fatores de qualidade muito elevados usando uma geometria consistente com as limitações de fabricação. Nossos fatores de qualidade são os maiores já reportados usando cavidades de cristal fotônico fabricadas com litografia óptica. Em seguida, investigamos uma cavidade do tipo fenda, possibilitando a produção de alto acoplamento optomecânico usando um movimento mecânico planar. Por fim, desenhamos um escudo acústico, com dimensões variadas, para restringir o modo mecânico para dentro da região óptica. Essa estratégia foi usada de forma bem sucedida para produzir altos fatores de qualidade mecânicos e acoplamentos optomecânicos, permitindo a observação de resfriamento e amplificação de modos mecânicos à baixa temperatura / Abstract: The field of cavity optomechanics has experienced a rapid growth in last decade. The increasing interest in this area was mostly driven by the intricate interface between mechanical motion and the optical field. Such coupling is widely explored in a variety of experiments scaling from kilometer long interferometers to micrometer optical cavities. The challenge on all these experiments is to create an optomechanical device with long-living optical and mechanical resonances while keeping a large coupling rate. In this context photonic crystal cavities have emerged as a strong candidate since they are able to produce very small optical mode volume and long optical lifetime. In the classical regime, these tiny devices, which can mechanically oscillate from frequencies ranging from couple MHz up to tens of GHz, allows for highly sensitive small forces, masses, displacements and acceleration detectors. They are also used to produce high quality optically driven mechanical oscillators which can be synchronized via an optical field. In the quantum regime, cavity quantum optomechanics is being used to understand decoherence phenomena in a mesoscopic scale by creating nonclassical states between light and mechanical modes intermediated by optomechanical interaction. However up to now, few studies have been done concerning the possibility of large scale production of these devices, a necessary step towards massive technological and scientific application of these devices. In this work, we describe a detailed study of optomechanical cavities based upon photonic crystal cavities fabricated in a CMOS-compatible commercial foundry. We prove the feasibility of this platform exploring three photonic crystal designs. First, we show how to achieve ultra-high optical quality factors using a design resilient to the fabrication constrains. Our demonstrated quality factors are the largest ever reported using photonic crystal cavities manufactured by optical lithography. Secondly, we investigate a slot type optical cavity, able to produce very large optomechanical coupling using a simple in-plane motion. Finally, we design a trimmable acoustic shield to restrict the mechanical motion inside the optical region. Such strategy was successfully used to produce high mechanical quality factor and optomechanical coupling which enabled the observation of cooling and amplification of mechanical modes at low temperature / Mestrado / Física / Mestre em Física / 2014/12875-4 / 132737/2014-0 / FAPESP / CNPQ

O presente trabalho trata da modelagem numérica de fibras ópticas baseadas em cristais fotônicos ("fibras fotônicas"). Para as análises foi utilizado o Método dos Elementos Finitos (MEF) bidimensional em abordagem escalar e vetorial. Neste trabalho, as implementações do MEF possibilitam a análise de materiais anisotrópicos, com tensores permissividade elétrica e permeabilidade magnética diagonais, não-homogêneos e com perdas. Para truncamento do domínio computacional e avaliação das perdas por confinamento utilizou-se a técnica de camada perfeitamente casada (Perfectly Matched Layer - PML). As implementações do MEF foram validadas com a análise de propagação de ondas eletromagnéticas em guias de microondas e em fibras ópticas, comparando-se os resultados com os apresentados na literatura especializada. Estas implementações, bem como softwares comerciais, foram utilizados no projeto e análise de fibras fotônicas para aplicações de compensação de dispersão, de fibras com elevada birrefringência ou não-linearidade e de fibras para aplicação como sensor de campo evanescente. As fibras projetadas apresentaram características similares aos melhores resultados da literatura e por vezes superam estes resultados. Durante o desenvolvimento deste trabalho, estabeleceu-se uma colaboração com pesquisadores experimentais da Unicamp, o que propiciou empregar os recursos de análise numérica aqui desenvolvidos para avaliar as características de propagação de fibras fotônicas por eles fabricadas, e também para projetar novas configurações de fibra para serem fabricadas pelos mesmos. Em especial, uma nova configuração de fibra fotônica com núcleo microestruturado foi proposta, modelada, fabricada e avaliada experimentalmente para aplicação como sensor de líquido por campo evanescente.

A modelagem numérica de cristais fotônicos tridimensionais é o objeto de estudo deste trabalho. Especificamente, o método das diferenças finitas no domínio do tempo (FDTD) é utilizado para a modelagem de um cristal FCC (face-centered-cubic) formado por opalas de látex imersas em ar. Por meio de uma análise comparativa com o cristal formado por opalas inversas (opalas de ar incrustadas em uma matriz dielétrica com alto índice de refração), é mostrado que o baixo contraste de índice de refração do cristal de látex é característica preponderante para a inexistência de uma banda proibida completa. No entanto, podem ser observadas bandas fotônicas proibidas ao longo de algumas direções de propagação, como é evidenciado através da investigação da difração de Bragg relativa à família de planos cristalinos (111). Sempre que possível os resultados numéricos são comparados com os dados experimentais disponíveis. / The numerical modeling of tridimensional photonic crystals is the object of study in this work. Especifically, the finite difference time domain method (FDTD) is used for the modeling of a FCC (face-centered-cubic) crystal composed by latex opals immersed in air. Through a comparative analysis to a crystal composed by inverse opals (close-packed air opals in a dielectric matrix with high refractive index), it is shown that the low contrast of the latex crystal is the crucial characteristic to prevent the rising of a complete photonic band gap. However, photonic band gaps can be observed for certain directions of propagation, as it is demonstrated by the investigation of Bragg diffraction related to the (111) crystalline planes. Wherever possible, the numerical results are compared to available experimental data.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-04-18Bitstream added on 2014-06-13T20:20:42Z : No. of bitstreams: 1 romano_mc_me_bauru.pdf: 1627459 bytes, checksum: 18d280916e43c7dadfd84a8bfbb6e9f0 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os cristais fotônicos são novos materiais em que a permissividade dielétrica e a permeabilidade magnética apresentam a periodicidade de uma rede de Bravais. No caso dos sólidos cristalinos, é a energia potencial de cada elétron que apresenta esse tipo de periodicidade. Por conta das semelhanças que existem entre as equações que descrevem os sintomas eletrônicos e fotônicos, muitos dos conceitos e métodos da teoria de estados eletrônicos vêm sendo aplicados na investigação de cristais fotônicos. Dentre esses conceitos, as funções de Wannier apresentam vantagens para o tratamento de estados eletrônicos e modos fotônicos localizados. Este trabalho aborda o caso de cristais fotônicos unidimensionais com simetria de inversão. Primeiramente são calculados e analisadas funções de Wannier bem localizadas. Em seguida são investigados os modos eletromagnéticos localizados produzidos por defeitos em cristais fotônicos, utilizando o método de matriz de transferência e o método da combinação linear das funções de Wannier. Finalmente, é feita a comparação dos resultados obtidos mediante esses métodos e são discutidas as vantagens do uso de funções de Wannier / Photonic crystal are new materials where both the dielectric permittivity and the magnetic permeability present the periodicity of a Bravais lattice. In the case of electronic states, this property is shown by the mono-eletronic potential energy. Due to the similarities between the eletronic and photonic problems, many concepts and methods of theory of electronic states are being applied to investigate photonic crystals. Among such concepts, the Wannier functions are advantageous to deal with either localized photonic modes. This work addresses the case of one-dimensional photonic crystals with inversion symmetry. First, well-localized Wannier functions are calculated and analyzed. Then, the localized modes produced by defects in photonic crystals are investigated by using either transfer matrices or linear combination Wannier functions. Finally, the results obtained by the two methods are compared and the advantages of using Wannier functions are discussed

Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-08-09T19:39:05Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Albert Stevens Reyna Ocas.pdf: 14226716 bytes, checksum: 626ce4b48a914f8adcd87579ba5026d1 (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-08-15T22:39:53Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Albert Stevens Reyna Ocas.pdf: 14226716 bytes, checksum: 626ce4b48a914f8adcd87579ba5026d1 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-15T22:39:53Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Albert Stevens Reyna Ocas.pdf: 14226716 bytes, checksum: 626ce4b48a914f8adcd87579ba5026d1 (MD5) Previous issue date: 2017-01-17 / CNPq / The nonlinear (NL) optical response of matter to optical fields is described by expressing the induced polarization by a power series of the electric field with NL susceptibilities as coefficients of the series. In the majority of cases reported, the NL behavior of photonic materials is described by the lowest-order susceptibility (second-order in noncentrosymmetric media and third-order in centrosymmetric media). However, even at moderate intensities, the contributions of high-order nonlinearities (HON) are important and their understanding allows the exploitation of new NL effects. This thesis presents a comprehensive study on the origin, fundamentals and measurement procedures of the HON in photonic materials with inversion symmetry. A metal-dielectric nanocomposite (MDNC) and a highly NL solvent, viz. carbon disulfide (CS₂) , were chosen to represent self-defocusing (SDF) and self-focusing (SF) NL media, respectively, both exhibiting HON contributions. For MDNCs, its NL response presents contributions of third- (cubic nonlinearity), fifth- (quintic nonlinearity) and seventh-order (septimal nonlinearity), depending on the properties of the material (volume fraction, environment, size and shape of the nanoparticles) and the incident laser (wavelength, intensity, pulse duration and repetition rate). Based on this statement, it was developed a simple, but effective, nonlinearity management (NM) procedure which enables to control the magnitude and phase of the different high-order susceptibilities by adjusting the light intensity and the volume fraction occupied by the nanoparticles. The NM procedure allowed us to conduct experimental studies of NL effects induced by HON. Experiments based on transverse phenomena such as spatial selfand cross-phase modulation and spatial modulation instability in media with HON, as well as stable propagation of two-dimensional fundamental and vortex solitons, which is only possible in materials with specific HON, are reported in this thesis by using the NM procedure applied to MDNCs. On the other hand, a detailed study of a well-known solvent (liquid CS₂) shows an unusual NL behavior depending on the incident pulse duration. In the picoseconds regime, S₂ behaves as a saturable SF medium, while in the femtoseconds regime, it behaves like a cubicquintic (focusing-defocusing) medium. Characterization, analysis and understanding of both types of NL response allowed to perform important contributions in the field of the optical vortex solitons with attractive applications in all-optical devices and manipulation of light-by-light. All experiments were corroborated by theoretical models and numerical simulations based on the NL Schrödinger equation properly modified to include contributions of HON. / A resposta não linear (NL) da matéria frente aos campos ópticos é descrita expressando a polarização induzida como uma série de potências do campo elétrico, onde as susceptibilidades NLs representam os coeficientes da expansão. Na maioria dos casos reportados, o comportamento NL dos materiais fotônicos é descrito pela susceptibilidade de menor ordem (segunda ou terceira ordem em materiais não centrossimétricos ou centrossimétricos, respectivamente). No entanto, inclusive em intensidades moderadas, as contribuições das não linearidades de altas ordens são importantes e seu entendimento permite a exploração de novos efeitos NLs. Esta tese apresenta um estudo abrangente sobre a origem, fundamentos e procedimentos de medição das não linearidades de altas ordens em materiais fotônicos com simetria de inversão. Um nanocompósito metal-dielétrico (MDNC) e um solvente altamente NL (dissulfeto de carbono-CS₂) foram escolhidos para representar meios NL autodesfocalizadores e autofocalizadores, respectivamente, ambos apresentando contribuições de não linearidades de altas ordens. A resposta NL dos MDNCs apresentam contribuições de terceira, quinta e sétima ordem, dependendo das propriedades do material (fração volumétrica, solvente, tamanho e forma das nanopartículas) e do laser incidente (comprimento de onda, intensidade, duração do pulso e taxa de repetição). Com base nessa afirmação, foi desenvolvido um procedimento simples, porém eficaz, de controlar a resposta NL de MDNCs, permitindo manipular a magnitude e a fase das diferentes susceptibilidades de altas ordens ajustando a intensidade da luz e a fração volumétrica ocupada pelas nanopartículas. O procedimento de controle da resposta NL permitiu conduzir estudos experimentais de efeitos NL sendo induzidos pelas susceptibilidades de altas ordens. Experimentos baseados em fenômenos transversais, tais como automodulação de fase, modulação de fase cruzada e instabilidade da modulação espacial em meios com não linearidades de altas ordens, bem como a propagação estável de solitons fundamentais e solitons vorticais foram estudados nesta tese usando o procedimento de controle da resposta NL aplicado a MDNCs. Por outro lado, um estudo detalhado de um bem conhecido solvente NL (CS₂ líquido) mostra uma resposta NL exótica a qual depende diretamente do tempo de duração do pulso incidente e do regime de intensidades utilizado. No regime de picosegundos, CS₂ se comporta como um meio autofocalizador saturável, enquanto que no regime de fentosegundos apresenta não linearidades de terceira e quinta ordem, simultaneamente. A caracterização, análise e compreensão de ambos tipos de resposta NL permitiram introduzir importantes contribuições no campo dos solitons vorticais, com possíveis aplicações em dispositivos totalmente ópticos e procedimentos de manipulação de luz por luz. Todos os experimentos foram corroborados por modelos teóricos e simulações numéricas baseadas na equação de Schrödinger NL adequadamente modificada para incluir as contribuições de altas ordens.

Orientador: Lucila Helena Deliesposte Cescato / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-07T11:04:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Quinonez_FabiolaAzanha_M.pdf: 3774661 bytes, checksum: 43303e872404bf21c83ed4ea86d8befe (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Nesta tese foi utilizado um programa baseado em elementos finitos para projetar cristais fotônicos bidimensionais, assim como foram desenvolvidos processos de litografia holográfica para gravação destas estruturas fotônicas em filmes de carbono amorfo hidrogenado, depositados sobre substratos de vidro. O projeto dos parâmetros geométricos das estruturas que apresentam um gap fotônico, numa dada região de interesse do espectro óptico, foi feito através do cálculo dos diagramas de bandas das estruturas, levando-se em consideração as dimensões e formas que possam ser fabricadas utilizando a técnica de litografia holográfica. Para gravação dos cristais fotônicos bidimensionais, com simetrias cúbica e hexagonal, foi utilizada a técnica de superposições sucessivas de padrões, gerados pela interferência de duas ondas planas (exposições holográficas), associadas à litografia do filme de carbono por plasma reativo (RIE ¿ Reactive Ion Etching) / Abstract: In this thesis, we employed a software based on finite element method to design two-dimensional photonic crystals, as well as we developed a holographic lithography process to record these photonic structures in amorphous carbon films, coated on glass substrates. In order to present a photonic band gap in a desired region of the optical spectrum, the geometrical parameters of the structures were defined by analyzing the calculated band diagram of the structures. Such definition takes into account the dimensions and forms of the structures that can be fabricated using techniques of holographic lithography. To record the two-dimensional photonic crystals, with cubic and hexagonal symmetries, we used the technique of successive superimposition of fringe patterns. The patterns were generated by the interference of two plane waves (holographic exposures), associated to the lithography of the carbon film by reactive ion etching / Mestrado / Propriedades òticas e Espectroscopia da Matéria Condensada ; Outras Inter. da Mat. Com Rad. e Part / Mestre em Física

Orientador: Hugo Luis Fragnito / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin. / Made available in DSpace on 2018-08-12T16:20:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Wiederhecker_GustavoSilva_D.pdf: 26845631 bytes, checksum: f23a4b48df09da35f76ca70361b0231d (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Neste trabalho são investigadas técnicas para controlar o confinamento de fótons e fônons em fibras ópticas de cristal fotônico (PCF). Utilizando métodos numéricos robustos para resolver as equações de Maxwell, um novo tipo de PCF com núcleo tubular é proposto. Simulações e experimentos demonstram que esta estrutura confina a luz em um buraco de ar com diâmetro de apenas 110 nm. A figura de mérito para efeitos não-lineares nesta pequena região é 10 bilhões de vezes maior do que no caso de um feixe gaussiano altamente focalizado e 100 vezes maior que o atual estado-da-arte em fibras de band-gap fotônico. Também é analisada teoricamente uma fibra PCF do tipo kagomé. Modelos que explicam suas complexas características de guiamento são investigados de forma analítica e numérica. No que diz respeito à fônons em PCFs, é investigado o espalhamento Brillouin copropagante e contra-propagante. Em particular, são demonstradas maneiras de reduzir a interação acusto-óptica nos casos de co- e retro-espalhamento. Também é demonstrada a presença de band-gaps fonônicos nestas estruturas. Finalmente, é investigado o controle óptico coerente de modos acústicos nestas fibras, mostra-se que é possível amplificar ou frear modos acústicos com freqüência de oscilação na faixa de GHz. / Abstract: Techniques that may allow control and tight confinement of photons and phonons in photonic crystal fibers (PCFs) are investigated in this thesis. By means of robust numerical methods to solve Maxwell equations, a new kind of PCF with a tubular core is proposed. Simulations and experimental results show that such structure is able to confine light tighly inside the 100 nm bore, the nonlinear figure of merir for such tiny bore is found to be 10 billion fold larger the focused Gaussian beam counterpart, it is also 100 times larger than the state-of-the-art hollow core photonic band-gap fibers. The guidance mechanism of kagomé structure hollow-core PCF is also investigated, simple models are proposed to explain most of the experimentally observed features and compared to full numerical simulations. In what concerns phonons, both forward and backward Brillouin scattering is investi-gated in PCFs. It is demonstrated how one may suppress both using such fibers. It is also shown the existence of complete band-gaps for in-plane propagation in the PCF cladding. Another set of experiments show that one can perform coherent optical control of the acoustic modes of such fibers, 100-fold amplification or almost complete suppression of GHz oscillations is achieved. / Doutorado / Física / Doutor em Ciências