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

Orientador: Edson Moschim / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-23T11:46:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rossi_SandroMarcelo_M.pdf: 3646439 bytes, checksum: 44163bb4aef95b7dab797acb883b36ac (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: Devido ao baixo custo e o alto desempenho dos microcomputadores disponíveis hoje no mercado, a simulação em microcomputadores desempenha um papel cada vez mais importante na análise e projeto de componentes e sistemas. Nos últimos anos, um número cada vez maior de programas para simulação de sistemas de comunicação por fibras ópticas foram desenvolvidos e estão sendo utilizados para projetar estes sistemas. Um componente de fundamental importância no projeto destes sistemas de comunicação é a fonte óptica. Este trabalho apresenta o software PC-LASER, um programa desenvolvido para a simulação de alguns tipos de fontes ópticas, especificamente diodos laser de semicondutor, atualmente utilizados em sistemas ópticos de telecomunicação. Também são apresentados uma breve descrição dos fundamentos básicos dos lasers de semicondutor e os modelos matemáticos utilizados no desenvolvimento do programa. No final serão apresentados alguns exemplos, para verificar a validade dos modelos utilizados / Abstract: Today, the technology of PC-computer offers low cost and high performance machine that is possible to use it to simulate components and communication systems. The purpose of this work is to present the development of a specific computer enviroment to simulate and to analyse semiconductor laser diodes for applications in optical fiber telecommunication systems. In this work we present the basic fundamentaIs of these devices, their implemented mathematical models and the general organization and structure of the simulation software called PCLASER. Finnaly we provide some examples of simulation to verify and testing the power of the models proposed. / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Newton Cesario Frateschi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-10T18:33:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mialichi_JoseRoberto_M.pdf: 1964796 bytes, checksum: 5579bc0b247e2f473578a1a155424ebf (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Esta dissertação de mestrado apresenta estudos teóricos sobre o cálculo de ganho óptico em nanoestruturas baseadas no sistema InGaAs/InGaAsP. A partir da teoria de perturbação dependente do tempo, cuja perturbação é a interação de uma onda eletromagnética-matéria, e da teoria de Kane para a estrutura de bandas de semicondutores que relaciona a matriz de transição envolvida nos processos radiativos com parâmetros experimentais desta mesma banda, desenvolvemos todo o formalismo teórico deste cálculo do ganho óptico, além de criarmos uma ferramenta computacional para a aplicação do mesmo às nanoestruturas semicondutoras, tais como poço, fio e ponto quântico. Curvas espectrais de ganho são geradas para cada caso e as análises comparativas destas curvas demonstram que nanofios e nanopontos propiciam condições de alto ganho óptico devido ao confinamento de suas dimensões e, ainda melhor, controle espectral. O efeito da não-homogeneidade das dimensões dos pontos também é considerado. Subseqüentemente, aplicamos os resultados do cálculo de ganho óptico para calcular a corrente de limiar de lasers de semicondutores de faces clivadas a partir das equações de taxa de fótons e portadores na cavidade com a injeção de corrente elétrica. Um estudo é realizado para a otimização do comprimento da cavidade para cada um dos meios de amplificação de luz: bulk, poços, fios e pontos quânticos. Por fim, descrevemos nossos primeiros resultados para o crescimento epitaxial, através do método de crescimento epitaxial de feixe químico (CBE), dos componentes básicos de uma estrutura de laser de semicondutor. Fabricamos e caracterizamos um diodo de junção de InP e poços quânticos de InGaAs/InGaAsP. Amostras epitaxiais de lasers de poços quânticos obtidas externamente foram processadas em lasers de diversos comprimentos de cavidade e caracterizadas. Especialmente, apresentamos curvas de corrente de limiar em função do comprimento da cavidade do laser em concordância qualitativa com nossas simulações, estabelecendo o primeiro passo para o refinamento de nossa ferramenta computacional / Abstract: This master¿s dissertation presents the theoretical studies on the calculation of optical gain in nanostructures based on the InGaAs/InGaAsP/InP system. From the time dependent perturbation theory, where perturbation is the interaction of an electromagnetic wave with matter, and the Kane¿s theory for semiconductors band structure, relating the transition matrix involved in the radioactive processes with experimental parameters of the same band structure, we have developed a theoretical formalism for the optical gain calculation. We then developed a simulation tool to apply to semiconductors structures, such as well, wire, and quantum dot. Spectral gain curves are generated for each case and comparative analyses of these curves demonstrates that quantum wires and quantum dots provide higher optical gain due to its confined dimensions and, even better, much spectral control. The effects of non-homogeneous dot size distribution are also considered. Subsequently, we have applied the simulation tool to calculate the threshold current in semiconductor lasers with cleaved faces (edge emitting lasers), based on the rate equations for photons and carriers in the optical resonant cavity with the injection of electrical current. A study is performed for the optimization of the length of the cavity for each of active region medium: bulk, wells, wires, and quantum dots. Subsequently, we have described our first results for the epitaxial growth by chemical beam epitaxy (CBE) of the basic components of a semiconductor laser: InP junction diode and quantum wells of InGaAs/InGaAsP. Finally, epitaxial samples of quantum well lasers obtained externally were processed in lasers of several resonant cavity lengths and characterized. We have especially presented curves of threshold current as a function of the length of the resonant cavity of the laser in qualitative agreement with our simulations, establishing the first step for refining of our simulation tool / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

Orientador: Newton Cesário Frateshi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-03T16:46:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SilvaFilho_Adenirda_M.pdf: 1925778 bytes, checksum: 336f196d105321277c7dd16f2ec3c630 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Este trabalho de tese apresenta estudos investigativos e resultados experimentais sobre o funcionamento e fabricação de moduladores ópticos baseados em laseres de três terminais integrados com transistores de controle. O objetivo é demonstrar que os regimes estáveis e multi-estáveis de operação optoeletrônica de um modulador com cavidade absorvedora podem ser ativamente controlados por um transistor de efeito de campo (FET) integrado. Apresentamos o estudo teórico sistemático dos comportamentos estacionário e dinâmico do laser de três terminais (modulador), dentro e fora do regime de multiestabilidade. Identificamos e estimamos os parâmetros que controlam criticamente o regime de funcionamento. Também investigamos parâmetros críticos dinâmicos, tais como tempo de resposta óptica e eficiência de chaveamento óptico para ambos os regimes de operação. Fabricamos um modulador e um FET isolados. Ambos são caracterizados no regime estacionário e os resultados comparados com o modelo teórico. Finalmente, propomos um modelo matemático para o modulador com o FET integrado. Simulamos numericamente sua operação e fabricamos o dispositivo integrado. Este dispositivo é caracterizado e analisado no regime estacionário / Abstract: This thesis presents an analytical and experimental investigation of optical modulators based on three-terminal-lasers integrated with control transistors. Our main objective is to demonstrate that an integrated field effect transistor (FET) can actively control the multi-stable and stable optoelectronic states of the intra-cavity modulator. We present an investigation of the steady state and dynamical behavior of the three-terminal-laser (modulator) in and out multi-stable condition. We identify and estimate the critical parameters in determining the operation condition. Also, we obtain critical parameters such as, optical response time and switching efficiency in both operation conditions. A modulator and an isolated FET are fabricated and the steady state behavior is compared with our simulations. Finally, we develop a model to describe the modulator integrated with the FET. The integrated device is fabricated and experimentally investigated in the steady state condition / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Newton Cesario Frateschi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-03T17:15:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Castro_MariaPriscilaPessanhade_D.pdf: 4544193 bytes, checksum: 7f45868f8d928ec82ba723ca54cfba90 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Apresentamos neste trabalho, um estudo do crescimento de camadas de In0.49Ga0.51P sobre substratos pré-gravados através da técnica de Epitaxia por Feixes Químicos (CBE). Foi realizada uma análise do crescimento dos planos (100) e (111)A em função da temperatura de crescimento e da dimensão das estruturas pré-gravadas. Apresentamos também uma investigação da formação de novos planos cristalinos à temperatura de crescimento de 500 0 C. Neste estudo foi observado que a formação de novos planos cristalinos está relacionada com uma variação de composição ao longo da estrutura pré-gravada. Além disso, mostramos um estudo de dopagem seletiva com Berílio em substratos pré-gravados. Para finalizar, apresentamos o estudo do crescimento de poços quânticos de InGaAs/GaAs em substratos pré-gravados e a modelagem preliminar de um dispositivo para a modulação óptica com controle também óptico. Este dispositivo é de grande relevância para a recuperação de sinais ópticos digitais e pode ser viabilizado com o crescimento em substratos pré-gravados. Essencialmente, ele consiste na integração de um laser de três terminais e um guia de ondas amplificador. Nossas simulações mostram a possibilidade de chaveamento óptico por controle de entrada óptico a 970 nm e potência entre ¿10 dBm e 10dBm, para uma saída coerente à 980nm com potência de até 30 dBm, resultando num ganho de até 40 dB / Abstract: We present a study of the growth of InGaP layers on pre-patterned substrates by Chemical beam Epitaxy. An analysis of the growth behavior for neighboring (100) e (111)A planes as a function of the growth temperature and (111)A plane size is presented. We also observe the onset of new crystalline planes for the growth under 500 0 C. In this case, it is observed that the formation of new crystalline planes is associated to a composition variation along the pre-patterned substrate. Furthermore, we develop a study of beryllium doping on structured substrate where evidence of selective doping is found. Finally, we present a study of the growth of InGaAs/GaAs quantum wells on structured substrates and evaluate theoretically the possibility of employing this technique for the development of an optically controlled three-terminal laser modulator. This device of great relevance for signal recovery is made viable with the use of the growth on structured substrate. Essentially, it consists of the integration of a wave-guide amplifier and a three-terminal laser. Our simulations show the possibility of optically switching an up to 30 dBm coherent emission at 980 nm with ¿10 dBm to 10 dBm input power at 970nm. A gain of up to 40 dB is predicted. / Doutorado / Física / Doutora em Ciências

Orientador: Flavio Caldas da Cruz / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-03T18:29:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Manoel_DanieladeAndrade_D.pdf: 3041462 bytes, checksum: 7c1e64a45505d48560d2b1c08bcb85ff (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Este trabalho apresenta o desenvolvimento de duas fontes laser na região violeta do espectro para serem usadas em espectroscopia atômica e aprisionamento de átomos de Cálcio. Ambas as fontes são baseadas em lasers de semicondutor com a frequência duplicada. Uma delas utiliza um laser com cavidade estendida e frequência duplicada por um cristal de niobato de potássio colocado em uma cavidade amplificadora. O laser emite em apenas um modo longitudinal com largura de linha estreita (<1 MHz) e pode ser sintonizado continuamente dentro de intervalos de 800 MHz. O ruído de amplitude deste laser está próximo do nível "shot" para frequências acima de 1MHz. Um total de 18 mW de potência útil em ¸ l = 423nm é obtido deste sistema. Esta luz foi utilizada para a desaceleração de átomos de Cálcio de um feixe atômico, posteriormente aprisionados em uma armadilha magneto óptica. A outra fonte de luz violeta é composta de um amplificador semicondutor óptico injetado por uma fração da luz do laser de cavidade estendida. Com a injeção óptica, o amplificador apresenta emissão laser com as mesmas características espectrais do laser injetor, porém com uma potência maior. Este sistema fornece 54 mW de luz em ¸ l = 423 nm / Abstract: This work presents the development of two violet laser sources to be used mainly in atomic spectroscopy and cooling and trapping of Calcium atoms. Both sources are based on frequency doubled semiconductor lasers. One of them uses an extended cavity semiconductor laser, whose frequency is doubled by a potassium niobate crystal placed in a power enhancement cavity. The laser emits in a single longitudinal mode with narrow linewidth and can be continuously tuned within a 800 MHz range. The laser amplitude noise is at the shot noise level for frequencies above 1MHz. A total useful power of 18 mW at ¸ l = 423 nm is obtained from this system. This light is used to decelerate Calcium atoms from an atomic beam, which are captured by a magneto-optical trap. The other violet laser source is composed by a semiconductor amplifier optically injected by a fraction of the power of the extended cavity diode laser. With the optical injection, the amplifiers presents laser emission with the same spectral characteristics of the injecting laser, but with a higher power. Up to 54 mW of violet light is generated from this system / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Newton Cesario Frateschi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-03T14:45:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MestanzaMunoz_SegundoNilo_D.pdf: 3025997 bytes, checksum: adbfe0c1ac2435a0b3e071825c80967f (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Esta tese visa a apresentar um claro entendimento de laseres de microcavidades não convencionais, desde a fabricação do dispositivo, otimização e avaliação de danos causados pelo plasma seco e caracterização dos dispositivos. Enfatizou-se mais nas características espaciais e espectrais de emissão de luz destes laseres, por meio dos estudos de Far-field e de análises espectral. Neste trabalho, mostramos pela primeira vez uma análise sobre o estudo do comportamento espectral de emissão em bilhares estádio Buminovich, mostrando uma forte supressão de modos ressonantes devido à interação entre órbitas scars (trajetórias periódicas em sistemas clássicos caóticos). Esta supressão de modos foi intensamente enfatizada pela injeção direcionada de portadores ao longo de um scar (losango), conseguido pela implantação iônica de He + . Finalmente, de maneira inédita, mostramos a estreita relação entre a deformação da cavidade e a presença de órbitas scars em bilhares estádio / Abstract: A comprehensive treatment of unconventional micro-cavity lasers is presented. We explore all aspects of the development of these devices, covering from device fabrication, modeling, optimization and damage evaluation of plasma etching techniques, to device characterization. Great emphasis is placed on the spatial ad spectral characteristics of laser emission. We present, for the first time, the spectral behavior of Buminovich billiards lasers, where strong resonant mode suppression is observed due to scar modes (periodical orbits from chaotic 2D billiard systems) interaction. This suppression is greatly enhanced by preferential carrier injection along a diamond scar, which is achieved by He + implantation. Finally, we show the close relationship between cavity border deformation and the presence of scar orbits I stadium billiards / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Este trabalho tem por objetivo o estudo de sistemas a laser para aplicações em espoletas para bombas de fins gerais, em bombas de efeito de sopro e também a construção e integração de um protótipo de laboratório de um sistema a laser que possa operar como uma espoleta de proximidade. Dentro do escopo de pesquisa, serão apresentadas características de bombas de fins gerais e as vantagens na utilização de uma espoleta de proximidade a laser sobre os efeitos terminais desse tipo de bomba. Será também apresentada uma concepção de um modelo de engenharia para essa espoleta, visando sua aplicação em artefatos utilizados pela Força Aérea Brasileira, incluindo o projeto óptico de uma espoleta a diodo laser para bombas de fins gerais e outro para bombas de efeito de sopro, tratando em detalhes os métodos de formatação do feixe de luz produzido por lasers semicondutores. Serão apresentados os resultados de simulações do sistema de emissão utilizando programas específicos para simulações ópticas. Finalmente, será apresentado o projeto óptico real para validação dos resultados simulados e serão discutidos os aspectos de desempenho do sistema gerado.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:14:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1772565 bytes, checksum: 5c517512ca9bac528800c128842a30be (MD5) Previous issue date: 2011-09-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work we present results of systematic experimental experiments observing the emission of semiconductor lasers under optical orthogonal feedback. Following previous work on the frequency behavior of laser diodes submitted to orthogonal feedback, we analyse the behavior of the two orthogonal polarization of the radiation. The emission has a main polarization (the so-called TE polarization) whose intensity is higher than the orthogonal one (the TM polarization). This ratio depends on the type of laser diode and we have measure ration between the two modes of about 100, 500, 800 and 1300 for different lasers, from different models and producers. We catheterize the TM mode, whose current threshold and spectral width is about the same than the main TE mode. We also analyze how the frequency shifts as a function of the feedback power, and we observed s correlation between this frequency shift and the ratio between the two polarizations. We interpreted this result as been due to the geometrical coupling of the feedback beam into the semiconductor cavity. The is a good agreement of the measurement with the calculated behavior. / Neste trabalho apresentamos um estudo sistemático da emissão de lasers semicondutores submetidos a uma realimentação ótica ortogonal. Após uma série de estudos anteriores da dinâmica em freqüência de diodos lasers com re-injeção ótica ortogonal, estamos analisando mais detalhadamente o comportamento das duas componentes de polarização da radiação laser. A emissão principal (TE) tem intensidade entre dezenas e centenas de vezes maior que a emissão no modo ortogonal (TM) dependendo do tipo do diodo laser. Medimos fatores de cerca de 100, 500, 800 e 1300 para lasers de diferentes fabricantes e modelos. Inicialmente observamos, para alguns lasers, que a pequena emissão TM também tem largura de emissão comparável ao modo principal e possui o mesmo limiar de corrente. Analisamos também a dependência do deslocamento em freqüência que ocorre quando re-injetamos com polarização cruzada parte do feixe laser na cavidade semicondutora. Observamos que para diferentes lasers existe uma variação sistemática do deslocamento para uma mesma potência de realimentação. Fizemos uma interpretação simples desse comportamento em termos do acoplamento geométrico do nível de luz que volta na junção do semicondutor.

Orientadores: Rui Fragassi Souza, Hugo Luiz Fragnito e Kevin Smith / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-21T04:14:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pataca_DanielMoutinho_D.pdf: 11418285 bytes, checksum: bb06e5240145c75e0212e0d5538eb5f4 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: A geração, amplificação e propagação de pulsos curtos na segunda janela de comunicações ópticas é apresentada nesta tese. Desenvolveu-se dois tipos de fontes de pulsos curtos: laser mode-locked a fibra de fluoreto dopada com praseodírnio e laser sernicondutor DFB com chaveamento de ganho. Caracterizou-se os principais parâmetros de propagação das fibras de fluoreto e montou-se diversas configurações de lasers a fibra. Além de lasers CW e CW sintonizáveis, desenvolveu-se três lasers mode-locked onde o sincíonismo de modos foi obtido a partir: dos pulsos de bombeio, de um modulador de fase e do mecanismo da modulação de fase cruzada. O laser mode-locked com modulação de fase cruzada utilizou pulsos de luz da terceira janela de comunicações para o sincronismo de modos, o que representa uma interface entre janelas e apresentou uma maneira simples de se produzir pulsos de luz "claros" e "escuros". Foram feitos experimentos de propagação de sólitons por dezenas de quilômetros de fibras, do mesmo tipo das implantadas na maioria dos sistemas de comunicações. Estes sólitons foram gerados por uma fonte com um laser DFB e uma fibra de dispersão deslocada, para a compensação do chirp provocado pelo chaveamento de ganho do laser / Abstract: A study on short pulse generation, amplification and propagation in the second optical communication window is presented in this thesis. Two kinds of sources were developed: a mode-Iocked praseodymium-doped fluoride fibre laser and a gain-switched DFB semiconductor laser. The main fibre propagation parameters were characterised. A number of fibre laser configurations were assembled, including CW, tuneable CW lasersand three mode-Iocked lasers where the mode synchronism was achieved fro~: the pump pulses, a phase-modulator and the cross-phase modulation mechanism. The cross phase modulation mode-Iocked laser employed pulses from the third communication window for the mode synchronism, which represented an interface between windows and demonstrated a simple way of bright and dark optical pulses generation. Solitons, from a gain-switched DFB laser and a dispersion-shifted fibre chirp compensation stage, were transmitted through dozens of standard fibre kilometres / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica