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Pendant les deux dernières décennies, la manipulation des parois de domaines est devenuel'une des parties inamovibles de la spintronique. L'interaction entre les électrons deconduction polarisés en spin et les moments magnétiques localisés en termes demagnétorésistance géante en 1988 et en termes de couple de transfert de spin en 1996, a lancéune avalanche de travaux expérimentaux sur la dynamique de l’aimantation induite par uncourant polarisé. Malgré les recherches très intensives dans ce domaine, de nombreusesquestions fondamentales restent sans réponse. Par exemple, l'origine des paramètresphénoménologiques alpha et bêta, étant au coeur de la description de la dynamique del'aimantation, n'est pas entièrement comprise. Habituellement, dans les systèmes étudiésexpérimentalement les paramètres micromagnétiques sont fixés, de sorte qu'il est impossiblede vérifier leur rôle dans la dynamique de l'aimantation. Par exemple, un changement d’unparamètres tel que l’aimantation ou le moment angulaire, la largeur de paroi de domaine, etc,pourrait éclaircir la compréhension de la dynamique de parois induite par du champ ou decourant. Dans la première partie de mon travail que je vais décrire un alliage de Gd1-xCoxavec un gradient de composition (et donc d’aimantation). La composition de l’alliage estchoisi de façon que une interface magnétique compensée est présente dans nos couchesminces. Une telle couche mince sert de système modèle idéal avec un changement continu d’aimantation à une température constante. Ce système fait l'objet d'une étude sur la dynamiquede l'aimantation induite par le courant electrique, le champ magnétique et la lumière. Dans laseconde partie de l'ouvrage des tricouches Pt/Co/AlOx, un système déjà montré être adapté àla manipulation des parois de domaines rapide et reproductible, est étudiée. J'ai testéexpérimentalement et prouvé l'hypothèse reliant le rendement du couple de transfert de spin àle présence d’un champ magnétique transverse ayant pour origine l’effet Rashba auxinterfaces du cobalt. / Within the last two decades, domain wall manipulation became one of the undetachable partsof spintronics. The interaction between spin-polarized conduction electrons and localizedmagnetic moments in terms of giant magnetoresistance in 1988 and in terms of spin-transfertorque in 1996, launched an avalanche of experimental work on current-inducedmagnetization dynamics. Despite the very intensive research in this field, many fundamentalquestions stay unanswered. For example, the origin of the phenomenological parameters alphaand beta, being at the heart of the description of the magnetization dynamics, is not fullyunderstood. Usually, in the experimentally studied systems the micromagnetic parametersare fixed, so that it is impossible to verify their role in magnetization dynamics. For example,changing parameters like magnetization or angular momentum, domain wall width, etc.,would shed more light on the understanding of the field- or current-induced domain walldynamics process. In the first part of my work I will describe an alloy of Gd1-xCox with acomposition, i.e. magnetization, gradient. The alloy composition is chosen in a way that amagnetically compensated interface is present in our thin films. Such a thin film serves as anideal model system with a continuous change of magnetization at a constant temperature. Thissystem is the subject of a study of field- current- and light-induced magnetization dynamics.In the second part of the work, Pt/Co/AlOx trilayer, a system already shown to be suitable forfast and reproducible domain wall manipulation is studied. I experimentally tested and provedthe hypothesis connecting the spin-transfer torque efficiency with a transverse magnetic fieldhaving as origin the Rashba field at the Co interfaces.

Les dispositifs magnéto-optiques (MO) sont les éléments de base des isolateurs optiques, éléments essentiels pour les lasers et LIDAR. Ils sont également utilisés pour l'imagerie, le stockage ou les capteurs. Une structuration périodique du matériau magnétique est un moyen pour en améliorer les performances, et ainsi réduire la taille des composants intégrés ou améliorés la sensibilité des capteurs associés. Cependant, la mise en œuvre des matériaux magnéto-optiques habituels au sein des platefo1mes d'optique intégrée est rendue difficile par la forte température de cristallisation (- 7000C) qu'ils requièrent. En utilisant un processus sol-gel basse température, une matrice de silice peut être dopée par des nanoparticules magnétiques (C0Fe204) pour produire un matériau qui présente une excellente compatibilité avec les substrats photoniques. Dans ce travail, ce matériau composite a été utilisé pour imprégner un réseau grâce à un dépôt en une seule étape à une température inférieure à 100 °C. Il s'agit d'un réseau lD ShN4 sur verre. Des simulations numériques, basées sur les méthodes RCW A, et réalisées à 1,55 µm ont permis de déterminer les paramètres adéquats pour obtenir un réseau résonnant, simultanément pour les polarisations TE et TM, à incidence normale. Les simulations MO ont démontré que ce type de structure permet d'obtenir l'exaltation de tous les effets magnéto-optiques classiques (Kerr et Faraday). Le facteur de mérite théorique obtenu est comparable voir supérieur à ceux rapportés dans la littérature qui utilisent des matériaux MO classiques. Ces améliorations ont été confirmées par des réalisations et caractérisations expérimentales. Par exemple, une augmentation de la rotation de Faraday d'un facteur 3,5 a été obtenue par rapport à un film mince de référence. Le facteur de mérite correspondant était comparable voir supérieur à ceux présentés dans la littérature prouvant la grande efficacité de notre structure. Les résultats de ce travail sont la première démonstration d'une augmentation de tous les effets MO avec un seul dispositif / Magneto-optical (MO) devices are the basic elements of optical isolators essential for lasers an1 LIDAR, and are also employed for aircraft imaging, data storage or sensing. A periodic structuration of the core magnetic material is a way to enhance its MO behavior, and is thus useful to reduce the footprint of integrated devices or to improve the sensitivity of related sensors. However, the processing of efficient magnetic materials on photonic platforms is still challenging, because classical MO materials require an annealing temperature as high as 700°C. Using a sol-gel process, a silica matrix can be doped by magnetic nanoparticles (C0Fe204) to produce a MO material which possess a full compatibility with photonic substrates. In this work, this composite material was incorporated into an already structured template through a single step deposition at low temperature. The template was a 1-D SiJN4 grating on glass. Numerical simulations, based on RCW A methods, have been carried out to identify the suitable values of the grating period and the line-space ratio which produce a guided-mode resonance at 1.55 µm simultaneously for TE and TM polarizations, at normal incidence. MO simulations demonstrated that an enhancement of magneto-optical effects is obtained in transmission or reflection for every orientation of the applied magnetic field (Kerr or Faraday effects). The theoretical figure of merit for these structures were comparable or higher than those reported in literature which use classical MO materials. These enhancements were confirmed by experimental realizations and measurements. For instance, a Faraday rotation enhancement of 3.5 times was demonstrated compared to the reference thin-film. The c01Tesponding figure of merit was comparable or higher than those reported in literature proving the high efficiency of our structure. The results of this work are the 1st demonstration of an enhancement of every MO effect with a single device

[pt] Estuda-se a relação de complementaridade entre a visibilidade e a distinguibilidade espectral dos pacotes de onda fotônicos deslocados em frequência em um interferômetro de Hong-Ou-Mandel. Uma definição experimental de K, o parâmetro de distinguibilidade, é proposta e testada para a desigualdade de complementaridade K2 mais V2 é menor ou igual à 1 quando um parâmetro de visibilidade consistente é definido. Os resultados mostram que a distinguibilidade espectral é, de fato, complementar à visibilidade e que o aspecto quântico do fenômeno de interferência de dois fótons pode ser examinado empregando estados coerentes atenuados. / [en] The complementarity relation between the visibility and the spectral distinguishability of frequencydisplaced photonic wave-packets in a Hong- Ou-Mandel interferometer is studied. An experimental definition of K, the distinguishability parameter, is proposed and tested for the K2 + V2 is less than or equal to 1 complementarity inequality when a consistent visibility parameter is defined. The results show that the spectral distinguishability is, indeed, complementary to the visibility and that the quantum aspect of the two-photon interference phenomenon can be examined by employing weak-coherent states.

The study of optical, thermal and electronic properties of liquid-crystalline systems has attractedd an enormous interest of the scientific community, due to the potencial applicability of such systems in eletroc-optical devices. In this work, the effects of C60 fullerene addition on the physico-chemical properties of liquid crystals are investigated. By using different experimental techniques, it was possible do determine how the addition of a non-mesogenic and electron donor compound affects important physical parameters, such as the thermal diffusivity and the non-linear refractive index. From time-resolved Z-scan measurements, the thermo-opitical properties of the fullerene-doped and pure liquid crystal samples are investigated.Our results show that the insertion of fullerene reduces the nematics-smectic-A transition temperature, as well as affects the heat diffusion mechanisms in nematic and smectic phases. Concerning the non-linear optical properties, it is observed that the optical Freedericskz transition presents a continuous nature in the nematic phase, with the number of self-modulation rings increasing as the excitationa intensity is enhanced above the Freedericskz threshold. Further, it is observed that the addition of fullerene increases the non-linear optical reponse of the system. Using the two-beam coupling technique and photoconductivity measurements in the steady-state regime, the transport and photorefractive properties of doped sample are also analyzed. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O estudo de propriedades ópticas, térmicas e eletrônicas de sistemas líquido-cristalinos tem atraído enorme interesse da comunidade científica, por conta do grande potencial de aplicação destes sistemas em dispositivos eletro-ópticos. Neste trabalho, são investigados os efeitos da adição de fulereno C60 sobre as propriedades físico-químicas de cristais líquidos. Usando diferentes técnicas experimentais, foi possível determinar como a adição de um agente não-mesogênico e doador de elétrons afeta parâmetros físicos importantes, tais com a difusividade térmica e o índice de refração não-linerar. A partir de medidas de varredura Z resolvida no tempo, as propriedades termo-ópticas das amostras de cristal líquido puro e dopado com fulereno são investigadas. Nossos resultados mostram que a inserção de fulereno reduz a temperatura de transição nemática-esmética-A, bem como afeta os processos de difusão de calor nas fases nemática e esmética-A. No que diz respeito às propriedades ópticas não-lineares, é observado que a transição de Freedericskz óptica apresenta uma natureza contínua na fase nemática, com o número de anéis de auto-modulação de fase aumentado à medida que intensidade da excitação cresce acima do limiar de Freedericskz. Além disso, é observado que a adição de fulereno aumento significativamente a resposta óptica não-linear do sistema. Usando a técnica de acoplamento de dois feixe e medidas de fotocondutividade no regime estacionário, as propriedades de transporte das amostras dopadas também são analisadas.

Orientador: Newton Cesário Frateschi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-17T01:57:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barea_LuisAlbertoMijam_M.pdf: 3934128 bytes, checksum: 9cd5c7861ac2af0dc42057f7f99ef89b (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: As micro-cavidades ópticas são componentes essenciais em sistemas ópticos integrados, pois elas permitem capturar seletivamente, liberar e armazenar fótons, além de promoverem suas interações. Como exemplo, os micro-discos e micro-anéis são elementos que proporcionam tempos de vidas fotônicos extremamente longos, que podem ser utilizados tanto para filtros espectrais quanto para interações de fótons com alta eficiência não linear. Seu pequeno volume e seu alto tempo de vida fotônico são importantes para promoção eficiente de efeitos ópticos não lineares e, especialmente, o processo de mistura de quatro ondas com uma única freqüência de bombeio. No entanto, acoplar luz em um ressonador ainda é realizado com integrações híbridas utilizando fibras estranguladas. Nesta dissertação, nós apresentamos uma nova técnica para a fabricação de estruturas com ressonadores integrados monoliticamente a guias de ondas planares estrangulados, baseados em camadas de Si3N4/SiO2 depositadas sobre silício. Para isto, foi utilizada uma técnica que combina a nano fabricação, baseada em corrosões com um feixe de íons focalizados (FIB), com a técnica convencional de micro fabricação. Utilizando esta combinação, foi possível fabricar ressonadores acoplados a guias de ondas estrangulados e caracterizá-los. Para finalizar, nós observamos a geração de fótons em uma ressonância de um micro-anel devido ao efeito não linear de mistura de quatro ondas gerada pelo bombeio em uma ressonância subseqüente do anel / Abstract: Optical microcavities are essential components in optical integrated systems for they provide selective capture, release, and storage of photons as well as interaction with matter and other photons. As an example, micro-disks and micro-rings are elements that provide extremely long photon lifetime that can be used for spectral filtering as well for highly efficient non-linear photon interaction. For instance, its small volume and the high photonic lifetime are very important for the efficient promotion of nonlinear effects and, specially, the four wave-mixing (FWM) process with a single pumping frequency. However, coupling light to and from the resonator is still achieved with hybrid integration using tapered silica fibers. But, in this dissertation, we present a new technique for the fabrication of structures with monolithically integrated resonators and planar tapered waveguides, all based in Si3N4/SiO2 layers deposited on silicon. We use an approach that combines nano fabrication techniques based on focused ion beam (FIB) milling and conventional micro fabrication techniques. Using this approach, we could fabricate resonators coupled to tapered waveguides and characterize them. Finally, we observed the photon generation at a micro-ring resonance due to four-wave mixing generated by pumping at a subsequent micro-ring resonance / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

Orientadores: Hugo Enrique Hernandez Figueroa, Jorge Diego Marconi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-20T04:06:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RumaldoBustamante_YesicaRaquel_M.pdf: 23599528 bytes, checksum: 6361d5bb8b67de6d0a1d0e691d1040e0 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Nos últimos anos, dispositivos paramétricos baseados em fibras ópticas têm sido foco de interesse em diversas aplicações, sendo uma delas o trocador de comprimento de onda. No presente trabalho estudamos esse dispositivo, que, como todo dispositivo paramétrico, está baseado no efeito não-linear de mistura de quatro ondas. O trocador de comprimento de onda foi estudado através de simulações e experimentos. As simulações foram feitas utilizando o software comercial VPI Photonics. Esse software resolve a equação não-linear de Schrödinger utilizando o método Split Step Fourier para simular a propagação da luz ao longo da fibra óptica. Devido à importância das características da fibra no funcionamento do trocador de comprimento de onda, primeiramente utilizamos uma técnica baseada no fenômeno de instabilidade modulacional (amplificação de ruído) para obter parâmetros intrínsecos da fibra, tais como o coeficiente não-linear e o comprimento de onda de dispersão nula. Devido ao fato do trocador de comprimento de onda funcionar com bombeios de alta potência, o limiar de espalhamento Brillouin estimulado foi incrementado alargando a linha do laser de bombeio por modulação de fase. Essa modulação de fase foi otimizada para o dispositivo paramétrico estudado, conseguindo um aumento do limiar de 10 dB. Finalmente, foi construído um trocador de comprimento de onda com um segmento de 1 km de comprimento da fibra altamente não-linear previamente caracterizada...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: In recent years, parametric devices based on optical bers have been the focus of interest in many applications, being one of these applications the wavelength exchanger. In this work we study the wavelength exchanger in optical fibers which, as all parametric devices is based on the non-linear effect of four-wave mixing. The wavelength exchanger was studied through simulations and experiments. The simulations were performed by using a commercial software called VPI Photonics. This software solves the nonlinear Schrödinger equation by using the Split Step Fourier method to simulate the light propagation along the optical fiber. Since the fiber characteristics are very important for the performance of the exchanger, firstly a technique based on modulation instability was used to measure intrinsic parameters of the fibers, such as the nonlinear coefficient and the zero dispersion wavelength. Due to the fact that the exchanger works with high power pumps, the stimulated Brillouin scattering threshold was increased by broadening the pump laser linewidth by phase modulation. Such a phase modulation was optimized for the studied parametric device, obtaining a threshold increase of 10dB. Finally, a wavelength exchanger was mounted with a 1km segment of the previously characterized fiber ...Note: The complete abstract is available with the full electronic document / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Luís Eduardo Evangelista de Araujo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-21T04:46:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BecerraCastro_EmilioManuel_D.pdf: 3066640 bytes, checksum: 3e7ff0e58dae7364f9f6d0b5f37924eb (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Neste tese apresentamos um estudo teórico dos efeitos de coerência atómica em vapor atómico com o propósito de estudar teoricamente efeitos óticos não-lineares transversais a baixas intensidades de luz. Sob a condição da transparência induzida eletromagneticamente, um meio atómico pode desenvolver não-linearidades óticas gigantes, possibilitando a observação de efeitos óticos não-lineares a baixas intensidades. Investigamos três efeitos transversais: emissão cónica, focalização induzida e feixes de vórtices induzidos eletromagneticamente. Todos estes três efeitos têm origem na modulação de fase cruzada entre um laser de prova e um laser sinal, ambos fracos, com intensidades abaixo da intensidade de saturação das transições às quais estão acopladas. Em emissão cónica, descrevemos a formação de anéis ao redor de um feixe de prova fraco. No estudo de focalização induzida, descrevemos como que a aplicação de uma máscara de intensidade ao feixe sinal pode levar à formação de lentes GRIN no vapor atómico, induzindo à focalização do laser de prova. Por último, estudamos a conversão do feixe de prova em um feixe de vórtice ótico pela aplicação de uma máscara de intensidade espiral ao feixe sinal / Abstract: In this thesis we present theoretical study of the effects of atomic coherence in atomic vapor for the purpose of studying theoretically transverse nonlinear optical effects at low light levels. Under the conditions of electromagnetically induced transparency, an atomic medium can develop giant optical nonlinearities, allowing the observation of nonlinear optical effects to low intensities. We investigate three transverse effects: conical emission, induced focusing and electromagnetically induced vortices. All three of these effects stem from cross-phase modulation between probe and a signal laser, both weak with intensities below the saturation intensity the transitions to they coupled. In conical emission, we describe the formation of rings around a weak probe beam. In the study of induced focusing, we describe how applying an intensity mask to the signal beam can lead to the formation of GRIN lenses the atomic vapor, leading to focusing of the probe laser. Finally, we studied the conversion of the probe beam into an optical vortex beam by applying a spiral intensity mask to the signal beam / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientadores: Leandro Tiago Manera, Arismar Cerqueira Sodré Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-27T14:09:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NascimentoJunior_AdrianoRicardo_M.pdf: 49523846 bytes, checksum: 938b4d8587e112835bf6e0988731ba04 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Neste trabalho foram fabricados microrressonadores em anel com alto fator de qualidade utilizando filmes de nitreto de silício (SixNy) depositados a baixa temperatura (20 °C) utilizando a técnica de deposição ECR-CVD (Deposição em Fase Vapor por Resonância Ciclotrônica do Elétron). Graças à alta não linearidade do SixNy, tais filmes têm sido recentemente usados para aplicações em óptica não linear como a geração de pentes de frequência na banda C de telecomunicações. Para tais aplicações, o guia de onda do dispositivo deve possuir um ponto de dispersão nula no centro da banda C, necessitando de uma grande área. Infelizmente, filmes espessos de nitreto de silício (>400 nm) possuem um alto stress responsável pela ocorrência de rachaduras catastróficas no filme que reduzem drasticamente a eficiência do dispositivo. Utilizando simulações numéricas, demonstrou-se que para valores de índice de refração (n) maiores que 2, a área do guia de onda com zero dispersão em ? = 1,55 ?m é consideravelmente reduzida, necessitando assim de uma menor espessura de filme. Foi obtido um filme de SixNy rico em Si, com índice de refração igual a 2, alta taxa de deposição, baixa concentração de hidrogênio e uma rugosidade média de somente 0,52 nm (4,2 nm de desvio padrão). Devido à baixa temperatura da técnica de deposição empregada, não foi observado traços de stress no filme, permitindo a obtenção de uma espessura de 730 nm utilizando uma única etapa de deposição. Os microrressonadores ópticos fabricados com raios de 60 e 120 ?m apresentaram um FSR (Free Spectral Range) equidistante em toda a banda C e um fator de qualidade de 7,2x10^3 foi obtido experimentalmente. Tais resultados demonstraram a alta eficiência dos dispositivos fabricados com o filme de SixNy desenvolvido e sua promissora aplicação para óptica não linear na banda C de telecomunicações / Abstract: Silicon nitride (SixNy) films deposited by low-pressure electron cyclotron resonance plasma enhanced chemical vapor deposition (ECR-CVD) at room temperature are proposed for fabrication of microring resonators with high Q-factor. Due to the high silicon nitride nonlinearity, these films recently have also been used for nonlinear optics applications in the telecommunications C-band. For nonlinear applications such as the generation of frequency combs, the waveguide needs a zero dispersion point in the middle of C-band, requesting large waveguide area. Unfortunately, these thick SixNy films (>400 nm) have high stress and suffer from catastrophic cracking, which reduces the device efficiency. Using numerical simulations it was demonstrated that for refractive index (n) values greater than 2, the area of the waveguide with zero dispersion point at ? = 1.55 ?m is greatly reduced. A Si-rich silicon nitride layer with refractive index of 2, high deposition rate, low hydrogen concentration and roughness average of 0.52 nm with standard deviation of 4.2 nm was obtained. Due to the low temperature deposition, no thermal stress was observed in the SixNy film, allowing a thickness of 730 nm obtained with only one deposition step. After experimental measurements, microring resonators having a radius of 60 and 120 ?m, presented an equidistant Free Spectral Range and a Q-factor of 7.2x10^3 was achieved, showing the high efficiency of the device and their promising application in nonlinear effects in the telecommunication C-band / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Asking the question: How can the waffle weave be reinterpreted through material, technical and colour research, the investigation of this MA thesis revolves around the weaving technique with the aim of presenting a collection of various woven textiles, where the waffle has been used in different ways. The weave, with its three- dimensional structure creates an interesting canvas to experiment upon as its structure creates both texture as well as depth to the textile. Furthermore, the research is conducted through a systematic exploration of the different aspects mentioned above, where theory and practise go hand in hand. Moreover, the practical experiments start as sketches on the computerised ARM looms and then are scaled up and revised on the industrial jacquard looms. The results showcase a variety of waffle weaves; from flat to three- dimensional, with various colour and surface effects as well as different compositions and overall forms. So, through this research, the degree project aims to explore and experiment the potential and possibilities of the waffle weave