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Thèse en cotutelle, Université Laval, Québec, Canada et Université Côte d'Azur, Nice, France / Dans un contexte technologique où les systèmes photoniques embarqués sont de plus en plus présents, structurer et fonctionnaliser les fibres optiques sur des échelles arbitraires est un enjeu majeur. Parmi les nombreuses plateformes technologiques permettant la fabrication de composants photoniques, l'inscription par laser femtoseconde, à travers sa capacité à modifier de façon permanente des milieux transparents à trois dimensions et à des échelles sub-micrométriques, apparaît comme un candidat de choix pour la structuration et la fonctionnalisation des fibres optiques. Pour répondre à cet enjeu, l'objectif de cette thèse est double. Premièrement, une plateforme d'inscription a été développée afin de concevoir des microstructures distribuées au sein de fibres optiques sur des distances arbitraires allant jusqu'à plusieurs mètres. Deuxièmement, une seconde plateforme a été mise en place afin d'étudier les dynamiques d'accumulation thermique induites par laser dans des fibres de silices contenant des nanoparticules de lanthane, dans un objectif de contrôler finement les propriétés de rétrodiffusion de ces fibres optiques. Ce manuscrit présente, dans un premier temps, les phénomènes physiques en jeu lors de l'interaction laser-verre avant de détailler les aspects liés au développement des plateformes d'inscription. La conception de structures distribuées métriques est abordée à travers l'étude de modification d'indice de réfraction dans des fibres de silice de différentes photosensibilités. Dans un second temps, l'écriture de guides d'onde et leurs caractéristiques intrinsèques y sont présentées ainsi que l'évolution de ces caractéristiques en fonction des différentes compositions chimiques des fibres optiques. Enfin, l'étude des mécanismes de chauffage par irradiation laser est discutée à travers la structuration par laser de fibres optiques contenant des nanoparticules de lanthane. Le comportement de ces nanoparticules et leur changement de caractéristiques sous irradiation laser ouvrent la voie à la possibilité de contrôler localement et réversiblement les propriétés de rétrodiffusion de fibres optiques. / In a technological context of designing embedded photonic systems, structuring and functionalizing optical fibers on arbitrary scales appears as a major challenge. Among the existing technological platforms used for photonic components fabrication, femtosecond direct-laser-writing, via its capacity to locally and permanently modify transparent media at sub-micro scale, emerges as a suitable candidate for optical fiber structuring. To answer this stake, the aim of this thesis is twofold. First, a direct-laser-writing platform is developed to design meters-long distributed microstructures inside silica optical fibers. Second, another platform is settled to study laser-induced heating accumulation processes in nanoparticles-doped optical fibers in order to engineer the backscattering properties of such optical fibers. This manuscript sets forth, in the first instance, the involved physical phenomena during laser-glass interaction before describing the development for laser-writing platforms. Secondly, the design of distributed meters-long structure is approached through the study of the photoinduced refractive index modification inside various photosensitive optical fibers. The laser-written waveguides and their characteristics are featured as well as the evolution of these characteristics regarding the chemical composition of the fiber. Finally, the laser-induced heating mechanisms in the lanthanum nanoparticles-doped fiber are discussed. The behavior of these nanoparticles and the modification of their characteristics under laser irradiation pave the way to a local and reversible engineering of the backscattering properties of optical fibers.

Au cours des dernières décennies, les lasers à fibre optique ont permis l'atteinte de puissances laser records révolutionnant par la même occasion de nombreux domaines de recherche académique et industrielle. Cela a été rendu possible grâce à leur robustesse intrinsèque et leur excellente capacité de dissipation thermique, mais également grâce à l'optimisation de divers éléments critiques de leur architecture comme notamment les réseaux de Bragg à fibre optique (FBG). Ces derniers agissent comme miroirs intégrés à même la fibre optique et fournissent une rétroaction étroite spectralement qui est nécessaire pour que l'intensité spectrale s'accumule au sein de la cavité laser. Ces éléments essentiels à l'opération laser sont donc soumis à d'importantes puissances optiques. Il devient donc critique de développer de nouveaux types de réseaux de Bragg pour accommoder les prochaines générations de lasers à fibre optique plus résistants aux hautes puissances. Cette thèse porte sur le développement de réseaux de Bragg à large aire transverse optimisés pour diverses applications laser. De nouveaux types de réseaux de Bragg inscrits avec des impulsions laser femtosecondes au sein de fibres optiques à large diamètre sont d'abord dé- montrés. Puis, l'inscription de réseaux de Bragg au sein de blocs de verre est étudiée pour des applications en propagation libre de la lumière. L'utilisation de tels réseaux de Bragg volumiques (VBG) dans l'infrarouge moyen est discutée et une nouvelle technique d'inscription de ce type de composants est démontrée. Les chapitres 1 à 3 portent sur l'inscription de réseaux de Bragg au sein de la gaine interne de la fibre de lasers pompés par la gaine. Cela permet de recycler la lumière de pompe résiduelle non absorbée et d'augmenter l'efficacité de pompage de ces lasers. L'inscription d'un réflecteur de pompe dans la gaine de silice pure d'un diamètre de 125 µm d'un laser à fibre optique dopée à l'erbium émettant à 1.58 µm est rapportée au chapitre 1. Avec une réflectivité effective de 36% de la pompe résiduelle, le réseau de Bragg augmente respectivement l'efficacité du laser et sa puissance maximale de 17.1% à 22.7% et de 20.8 à 25 W. Le processus d'inscription est ensuite optimisé au chapitre 2 pour augmenter l'aire transverse du réflecteur de pompe. Cela augmente alors sa réflectivité effective de 36% à 58%. Au chapitre 3, une nouvelle technique d'inscription mieux adaptée à la géométrie cylindrique des fibres optiques est présentée. Un réflecteur de pompe avec une aire transverse record est alors obtenu en faisant tourner la fibre optique par rapport au faisceau laser d'inscription. Ce composant est inscrit dans la gaine interne de silice pure d'une fibre d'un diamètre de 400 µm et est utilisé au sein d'un laser à fibre optique dopée à l'ytterbium émettant 608 W de puissance laser à 1 µm. Ce montage d'inscription optimisé est ensuite utilisé au chapitre 4 pour inscrire un réseau de Bragg dans une fibre optique à large coeur de diamètre 200 µm connectée à une diode laser de 70 W opérant autour de 975 nm. Ce composant agit alors comme stabilisateur spectral en fournissant une rétroaction sélective en longueur d'onde aux émetteurs de la diode laser. Cela permet de réduire la largeur de raie d'émission de la diode laser par un facteur 2.8, ainsi que sa dérive en longueur d'onde en fonction de la puissance émise par un facteur 12. Les chapitres 5 à 7 portent ensuite sur l'inscription de réseaux de Bragg au sein de blocs de verre, soit des réseaux de Bragg volumiques. Au chapitre 5, le premier VBG utilisé comme filtre sélectif en réflexion dans l'infrarouge moyen est décrit. Celui-ci est inscrit dans un bloc de verre fluoré et atteint une réflectivité de 90% à une longueur d'onde de 2.8 µm. Puis, au chapitre 6, un VBG de silice pure est utilisé pour filtrer la lumière d'un laser supercontinuum émettant dans l'infrarouge moyen. Cette combinaison permet d'obtenir une source lumineuse à spectre étroit dont la longueur d'onde centrale est ajustable de 2.9 µm à 4.2 µm. Finalement au chapitre 7, le premier VBG inscrit par laser femtoseconde directement au sein d'un substrat de masque de phase est présenté. Cette technique ouvre la porte à l'amélioration de l'homogénéité et à l'augmentation de la profondeur d'écriture des VBG inscrits par impulsions femtosecondes. / In the past decades, record optical power levels have been reached with fiber lasers, thus revolutionizing many areas of academic and industrial research. This was made possible thanks to these lasers' intrinsic robustness and excellent heat-dissipation capacity, but also thanks to the optimization of various critical elements of their architecture like fiber Bragg gratings (FBG). These components acting as mirrors directly integrated inside optical fibers provide spectrally narrow feedback to the laser signal. This allows the accumulation of laser power inside the fiber cavity. As the FBGs are therefore subject to significant optical power levels, it becomes critical to develop new types of Bragg gratings that exhibit a high tolerance to high intensities to accommodate the next generations of powerful fiber lasers. This thesis focuses on the development of large-transverse-area Bragg gratings optimized for various laser applications. New types of Bragg gratings inscribed with femtosecond laser pulses in large-diameter optical fibers are first demonstrated. Then, the inscription of Bragg gratings in glass bulks is studied for free-space applications. The use of such volume Bragg gratings (VBG) in the mid-infrared spectral region is discussed and a new technique for inscribing this type of component is demonstrated. Chapters 1 to 3 focus on the inscription of Bragg gratings within the internal cladding of fibers used in cladding-pumped lasers. This allows to reflect and recycle the residual unabsorbed pump light and to increase the pumping efficiency of these lasers. The inscription of such a pump reflector in the 125-µm pure silica cladding of an erbium-doped fiber laser operating at 1.58 µmm is reported in chapter 1. Thanks to its 36% effective reflectivity of the residual pump, the Bragg grating increases the laser efficiency from 17.1% to 22.7% and the maximum output power from 20.8 W to 25 W. The inscription process is then optimized in chapter 2 to increase the transverse area of the pump reflector. This increases its effective reflectivity from 36% to 58%. In chapter 3, a new inscription technique better suited to the cylindrical geometry of optical fibers is presented. A pump reflector with a record transverse area is then obtained by rotating the optical fiber with regards to the inscription laser beam. This component is inscribed in the 400-µm pure silica cladding of a fiber used in an ytterbium- doped fiber laser emitting 608 W of laser power at 1 µm. This optimized inscription setup is then used in chapter 4 to write a Bragg grating inside the 200-µm core of the pigtail fiber of a 70 W laser diode operating around 975 nm. This component acts as a spectral stabilizer by providing wavelength-selective feedback to the emitters of the laser diode. This scheme reduces both the laser diode's emission linewidth by a factor of 2.8 and its wavelength drift as a function of the emitted power by a factor of 12. Afterwards, chapters 5 to 7 focus on the inscription of Bragg gratings inside bulk glass, i.e. volume Bragg gratings. In Chapter 5, the first VBG used as a selective mid-infrared reflection filter is described. It is inscribed inside a bulk sample of fluoride glass and reaches a reflectivity of 90% at a wavelength of 2.8 µm. Then, in chapter 6, a pure-silica VBG is used to filter the light from a supercontinuum laser emitting in the mid-infrared. With this combination, a spectrally narrow light source with a central wavelength tunable from 2.9 µm to 4.2 µm is obtained. Finally, in chapter 7, the first VBG inscribed with femtosecond pulses directly inside a phase-mask substrate is presented. This technique opens the door to improving the homogeneity and increasing the inscription depth of VBGs inscribed with femtosecond pulses.

Il y a maintenant des dizaines d'années que les lasers visibles ont fait leur entrée sur le marché et que leur utilité est aussi bien reconnue en sciences fondamentales qu'en sciences appliquées. Ces derniers sont en effet notamment utilisés pour effectuer des traitements médicaux, pour faire avancer la recherche dans le secteur biomédical, pour procéder à l'usinage de matériaux et pour communiquer sous l'eau. Bien que l'utilisation des lasers visibles soit largement répandue, les sources actuellement disponibles comportent toujours des failles majeures en matière de performances, de simplicité et de robustesse. Alors que les fibres optiques dopées aux ions de lanthanides ont la capacité de générer des signaux laser d'une qualité impeccable à travers des montages simples, compacts et robustes, ces dernières ont le potentiel de révolutionner l'industrie des lasers visibles. Cette thèse porte sur le développement de lasers à fibre optique opérant dans la région visible du spectre électromagnétique. L'opération de tels lasers est étudiée en régime continu ainsi qu'en régime pulsé, de manière à générer des impulsions ultrabrèves. Le premier chapitre de cette thèse porte sur le développement d'un laser basé sur une fibre de verre fluoré dopée au praséodyme triplement ionisé opérant en régime continu à 635 nm. Ce laser, qui génère la plus haute puissance rapportée à ce jour pour un laser à fibre visible monomode, possède une architecture entièrement monolithique, ce qui ouvre la voie au développement de lasers visibles fiables, compacts et à hautes puissances. Le chapitre suivant présente un laser basé sur une fibre de silice dopée au dysprosium triplement ionisé opérant en régime continu à 585 nm. Le système laser proposé repose sur ce que l'on peut sans doute décrire comme l'installation la plus robuste, la plus solide et la plus simple rapportée à ce jour pour un laser à fibre visible, en plus de battre le record de puissance pour les lasers à fibre de silice visibles. Alors que l'irradiation de la pompe provoque du photo-noircissement, une réduction significative des pertes photo-induites est démontrée grâce à un processus de photo-blanchiment. Le dernier chapitre de cette thèse est consacré au développement du premier laser à fibre visible générant des impulsions femtosecondes, ce qui constitue une avancée majeure dans le domaine des lasers à fibre visibles. La démonstration est basée sur la rotation non linéaire de la polarisation dans une fibre monomode de verre fluoré dopée au praséodyme triplement ionisé opérant à 635 nm. / Visible lasers have now been on the market for decades, and their usefulness in both fundamental and applied sciences is well recognized. They are for instance used for medical treatments, biomedical research, material processing and underwater communications. Although the use of visible lasers is widely spread, currently available sources still have major shortcomings in terms of performance, simplicity and robustness. While lanthanide-doped optical fibers have the ability to generate laser signals of impeccable quality through simple, compact and robust assemblies, they have the potential to revolutionize the visible laser industry. This thesis focuses on the development of fiber lasers operating in the visible region of the electromagnetic spectrum. The operation of such lasers is studied in both continuous and pulsed modes, so as to generate ultra-short pulses. The first chapter of this thesis deals with the development of a laser based on a praseodymium-doped fluoride fiber operating in the continuous wave regime at 635 nm. This laser, which generates the highest power reported to date for a single-mode visible fiber laser, features a fully monolithic architecture, paving the way for the development of reliable, compact, and high-power visible lasers. The following chapter presents a laser based on a dysprosium-doped silica fiber operating in the continuous wave regime at 585 nm. The proposed laser system is based on what can arguably be described as the most rugged, robust and simple setup reported to date for a visible fiber laser, and breaks the power record for visible silica fiber lasers. While irradiation of the pump causes photodarkening, a significant reduction in photo-induced losses is demonstrated via a photobleaching process. The final chapter of this thesis is devoted to the development of the first visible fiber laser to generate femtosecond pulses, representing a major breakthrough in the field of visible fiber lasers. The demonstration is based on non-linear polarization rotation in a single-mode praseodymium-doped fluoride fiber operating at 635 nm.

La grande cohérence temporelle du signal émis par un oscillateur laser, en comparaison aux autres sources lumineuses, constitue une des propriétés les plus remarquables du laser. Aujourd'hui, un grand nombre d'applications allant de la spectroscopie à la télédétection reposent sur un laser stabilisé, c'est-à-dire d'un laser mono fréquence dont la cohérence temporelle est améliorée par asservissement à une référence externe. Le développement des horloges atomiques optiques et des détecteurs d'ondes gravitationnelles, deux efforts de recherche de portée mondiale qui repoussent continuellement les limites technologiques, est par ailleurs étroitement lié aux progrès dans le domaine de la stabilisation laser. À ce jour, les signaux laser les plus cohérents ont été produits par asservissement à des cavités en espace libre de type Fabry-Perot hautement découplées d'un environnement de laboratoire contrôlé. Dans les cinquante dernières années, ces cavités ont été le sujet d'un intense effort de recherche par les principaux laboratoires de métrologie nationaux ; leur performance est présentement limitée par des fluctuations thermodynamiques de la taille des miroirs délimitant la cavité, une limite qui semble pour l'instant difficile à surmonter. Il y a un intérêt à étudier d'autres types de références externes, non seulement pour établir s'il est possible de vaincre la limite de stabilité actuelle en poussant le progrès dans une direction alternative, mais aussi parce que la complexité des meilleures cavités en espace libre les rend peu attrayantes dans toutes les applications pour lesquelles une stabilité laser record n'est pas requise. Les travaux de recherche présentés dans cette thèse sont unis sous le thème de l'optimisation des interféromètres à fibre optique. Ces interféromètres, tout comme les cavités Fabry-Perot qui ont fait l'objet d'une recherche beaucoup plus poussée, peuvent agir à titre de référence externe pour la stabilisation laser ; ils affichent une performance typiquement déterminée soit par le bruit de photodétection, soit par les fluctuations de longueur et d'indice de la fibre constituant le bras de délai dans une configuration Michelson ou Mach-Zehnder. Fondamentalement, la stabilité ultime d'un laser verrouillé à un tel interféromètre est limitée par les fluctuations d'origine thermodynamique du parcours optique dans la fibre, une limite qui est plus élevée que la limite analogue dans une cavité en espace libre dans la mesure où une fibre de silice conventionnelle est considérée. En comparaison, ces interféromètres fibrés sont toutefois plus simples à construire et à opérer. Les trois premiers articles présentés dans cette thèse s'intéressent au cas d'un interféromètre fibré limité par le bruit de photodétection. Cette condition est normalement atteinte lorsqu'une relativement courte fibre optique est utilisée. On y montre qu'une limite de stabilité fondamentale associée au bruit de grenaille peut être calculée. Surtout, on établit pour la première fois que cette limite peut être asymptotiquement atteinte peu importe la méthode de détection et le point d'opération utilisés, pour autant que deux conditions soient respectées : que tous les signaux interférométriques disponibles soient indépendamment enregistrés et combinés de façon optimale et que le caractère cyclostationnaire du bruit de grenaille soit soigneusement considéré pour la construction de la forme d'onde de démodulation (si le signal laser est modulé). On présente aussi une nouvelle méthode, similaire à la détection auto-hétérodyne, permettant de minimiser l'impact des bruits de photodétection d'origine technique et faciliter l'opération à la limite du bruit de grenaille. Les deux derniers articles de cette thèse s'intéressent plutôt au cas d'un interféromètre dont la performance est limitée par le bruit de longueur optique fondamental de la fibre, ce qui est pertinent pour une fibre de longueur intermédiaire. On y montre que des fibres à coeur creux récemment développées, les fibres antirésonantes, exhibent des propriétés les rendant utilisables aux fins de la stabilisation laser et potentiellement compétitives vis-à-vis des fibres conventionnelles et peut-être même des cavités en espace libre. En particulier, on démontre que ces fibres à coeur creux, lorsque évacuées, affichent un coefficient de rétrodiffusion Rayleigh qui est de quatre ordres de grandeur inférieur à celui d'une fibre conventionnelle ; leur bruit thermoconductif est aussi plus faible par 5 dB à 20 kHz et peut vraisemblablement être diminué davantage. De futurs travaux pourront confirmer si le bruit fondamental de ces fibres est aussi faible qu'envisagé pour les basses fréquences, ce qui permettrait de considérer leur utilisation pour faire véritable compétition aux cavités ultra-stables. / The great temporal coherence of the signal emitted by a laser oscillator, compared to other light sources, constitutes one of the most remarkable properties of the laser. Today, a large number of applications ranging from spectroscopy to remote sensing rely on a stabilized laser, that is, a single-frequency laser whose temporal coherence is improved by locking it to an external reference. The development of optical atomic clocks and gravitational wave detectors, two world-class research efforts that are constantly pushing technological boundaries, is also closely related to advances in laser stabilization. To this day, the most coherent laser signals have been produced by locking lasers to free-space Fabry-Perot cavities highly decoupled from a controlled laboratory environment. In the last fifty years, such cavities have been the subject of an intense research effort by the main national metrology laboratories; their performance is currently limited by thermodynamic fluctuations in the dimensions of the mirrors delimiting the cavity, a limit which currently appears difficult to overcome. There is an interest in studying other types of external references, not only to establish whether it is possible to beat the current stability limit by pushing progress in an alternative direction, but also because the complexity of the best free-space cavities makes them unattractive in all applications for which record stability is not required. The research work presented in this thesis is united under the theme of the optimization of fiber interferometers. Such interferometers, just like the Fabry-Perot cavities which have been the subject of much more extensive research, can act as an external reference for laser stabilization; they display a performance typically determined either by the photodetection noise or by the length and index fluctuations of the optical fiber constituting the delay arm in a Michelson or Mach-Zehnder configuration. Fundamentally, the ultimate stability of a laser locked to such an interferometer is limited by thermodynamic fluctuations of the optical path through the fiber, a limit which is higher than the analogous limit in a free-space cavity when a conventional silica fiber is considered. In comparison, however, these fiber interferometers are simpler to build and operate. The three first articles presented in this thesis focus on the case of a fiber interferometer limited by photodetection noise. This condition is normally reached when a relatively short optical fiber is used. It is shown that a fundamental stability limit associated with shot noise can be calculated. Most importantly, it is established for the first time that this limit can be asymptotically attained regardless of the detection method and the operating point that are used, provided that two conditions are met: that all available interferometric signals are independently recorded and combined in a optimal manner and that the cyclostationary nature of shot noise is carefully considered when constructing the demodulation waveform (if the laser signal is modulated). We also introduce a new method, similar to self-heterodyne detection, which allows the minimization of technical photodetection noise and facilitates shot-noise-limited operation. The last two articles of this thesis rather concern the case of an interferometer whose performance is limited by the fiber's fundamental optical path noise, which is relevant when the delay fiber is of intermediate length. It is shown that recently developed antiresonant hollow-core fibers exhibit properties that make them suitable for the purposes of laser stabilization and potentially competitive with conventional silica fibers and perhaps even free-space cavities. In particular, it is demonstrated that these hollow-core fibers, when evacuated, display a Rayleigh backscattering coefficient which is four orders of magnitude lower than that of a conventional fiber; their thermoconductive noise is also lower by 5 dB at 20 kHz and can likely be reduced further. Future work will confirm whether the fundamental noise of these fibers at low frequencies is as low as currently anticipated, which would allow their consideration to truly compete with ultra-stable free-space cavities.

Mid-infrared (IR) lasers (2-12 μm) have found tremendous applications in medical surgeries, spectroscopy, remote sensing, etc. Nowadays, mid-IR emissions are usually generated from semiconductor lasers, gas lasers, and solid-state lasers based on nonlinear wavelength conversion. However, they usually have disadvantages including poor beam quality, low efficiency, and complicated configurations. Mid-IR fiber lasers have the advantages of excellent beam quality, high efficiency, inherent simplicity, compactness, and outstanding heat-dissipating capability, and have attracted significant interest in recent years. In this dissertation, I have studied and investigated Q-switched and mode-locked fiber lasers in the mid-IR wavelength region. My dissertation includes six chapters: In Chapter 1, I review the background of mid-IR lasers and address my motivation on the research of mid-IR fiber lasers; In Chapter 2, I present the experimental results of microsecond and nanosecond Er³⁺-doped and Ho³⁺-doped fiber lasers in the 3 μm wavelength region Q-switched by Fe²⁺:ZnSe and graphene saturable absorbers. In Chapter 3, Q-switched 3 μm laser fiber amplifiers are investigated experimentally and theoretically and their power scaling are discussed. In Chapter 4, a graphene mode-locked Er³⁺-doped fiber lasers at 2.8 μm with a pulse width < 50 ps is presented. In Chapter 5, extending the spectral range of mid-IR fiber lasers by use of nonlinear wavelength conversion is addressed and discussed. I have proposed 10-watt-level 3-5 μm Raman lasers using tellurite fibers as the nonlinear gain medium and pumped by our Er³⁺-doped fiber lasers at 2.8 μm. In the last chapter, the prospect of mid-IR fiber laser is addressed and further research work is discussed.

The free electron laser (FEL) is among the latest technologies of interest to the U.S. military, in particular, the Navy. In naval applications, FEL laser would serve as a self-defense weapon system, protecting the ship from an array of threats including anti-surface cruise missiles and small boats. This system's potential range and deep magazine makes it ideal as point defense against incoming missiles. Its inexpensive cost of only a few dollars per engagement and multi-mission capability makes this future weapon system superior to the short-range missile-defense systems employed today. The most powerful FEL is currently located in Jefferson Lab, operating at 10 kW, two orders of magnitude short of the 1 MW power level required for weapons application. This thesis will describe the components and theory of operation of the FEL, as well as analyze two competing designs for the next step in the evolution of the future weapon system, the 100 kW FEL, proposed by Brookhaven and Los Alamos National Labs. Due to advances in NPS simulation techniques for the amplifier configuration, a more in depth analysis including the effects of electron beam tilt and shift is performed for the first time on these proposed designs.

A nanoparticle (NP) doping technique was used for making erbium-doped fibers (EDFs) for high energy lasers. The nanoparticles were doped into the silica soot of preforms, which were drawn into fibers. The Er luminescence lifetimes of the NP-doped cores are longer than those of corresponding solution-doped silica, and substantially less Al is incorporated into the NP-doped cores. Optical-to-optical slope efficiencies of greater than 71% have been measured. Initial investigations of stimulated Brillouin scattering (SBS) have indicated that SBS suppression is achieved by NP doping, where we observed a low intrinsic Brillouin gain coefficient, of similar to 1x 10(-11) m/W and the Brillouin bandwidth was increased by 2.5x compared to fused silica.

No intuito de preservar a estrutura dentária, remanescentes de dentina afetada por cárie podem ser deixados após remoção do tecido cariado. O uso de soluções antimicrobianas é uma alternativa para reduzir ou eliminar bactérias após o preparo cavitário. Além disso, métodos de remoção de cárie, menos invasivos que o tradicional uso de brocas, vêm sendo desenvolvidos, tais como os com lasers de alta potência. No contexto de redução microbiana, tanto os lasers de alta potência (efeito fototérmico), quanto os lasers de baixa potência associados a fotossensibilizadores (terapia fotodinâmica antimicrobiana) podem ser utilizados. O objetivo deste estudo in vitro foi avaliar o uso dos lasers ou clorexidina na redução microbiana em lesões de cárie artificialmente desenvolvidas. Sessenta discos de dentina humana foram analisados de acordo com o tratamento da superfície (n=10): G1 - sem tratamento; G2 - digluconato de clorexidina a 2%; G3 - laser de alta potência Er:YAG (2,94 ?m) ; G4 - laser de alta potência Er,Cr:YSGG (2,78 ?m); G5 - aPDT 1 (laser de baixa potência 660 nm + azul de metileno a 0,01%); G6 - aPDT 2 (laser de baixa potência 660 nm + azul de metileno a 0,005%). A dentina afetada por cárie foi induzida por um modelo artificial desenvolvido com S. Mutans, com profundidade de lesão de aproximadamente 260 ?m. A dentina cariada foi coletada com auxílio de uma broca esférica Carbide estéril, antes e após os tratamentos propostos. Para padronização da coleta, foi feita a inserção de todo o diâmetro da ponta ativa broca (0,5 mm) no tecido dentinário. O desfecho primário foi a redução de bactérias, realizada pela contagem de unidades formadoras de colônia (UFC). Para comparar o desempenho dos tratamentos foi aplicado o teste de Kruskal Wallis, complementado pelo teste dms, para identificação das diferenças significativas, considerando nível de significância de 5%. De acordo com os resultados, houve redução microbiana para todos os grupos experimentais avaliados, porém, sem diferença estatística significativa entre eles (p=0,1133). Dessa forma, todos os tratamentos propostos foram eficazes na redução microbiana. / In order to preserve the dental structure, dentin remnants affected by caries may be left after removal of carious tissue. The use of disinfectant solutions is an alternative to reduce or eliminate bacteria after cavity preparation. In addition, caries removal methods, less invasive than the traditional use of drills, have been developed, such as high-power lasers. In the context of microbial reduction, both high (photothermal effect) and low power lasers combined with photosensitizers (antimicrobial photodynamic therapy) can be used. The objective of this in vitro study was to evaluate the use of lasers or chlorhexidine in microbial reduction in artificially developed caries lesions. Sixty human dentin discs were analyzed according to surface treatment (n = 10): G1 - no treatment; G2 - 2% chlorhexidine digluconate; G3 - high power Er:YAG Laser (2.94 ?m); G4 - high power Er,Cr:YSGG Laser (2.78 ?m); G5 - aPDT 1 (low power laser 660 nm + 0.01% methylene blue); G6 - aPDT 2 (low power laser 660 nm + 0.005% methylene blue). Caries affected dentin was induced by an artificial model developed with S. mutans, with lesion depth of approximately 260 ?m. The carious dentin was collected using a sterile Carbide spherical drill before and after the proposed treatments. For standardization of the collection, the insertion of the entire diameter of the active tip into the dentin tissue was performed (0.5 mm). The primary outcome was the bacterial reduction, considering the colony forming units (CFU). To compare the performance of the treatments, the Kruskal Wallis test, complemented by the dms test, was used to identify the significant differences, considering a significance level of 5%. According to the results, there was a microbial reduction for all the experimental groups evaluated, but with no significant statistical difference among them (p = 0.1133). Thus, all proposed treatments were effective for microbial reduction.