Made available in DSpace on 2014-10-09T12:44:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:07:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 06919.pdf: 8194726 bytes, checksum: 44a6d082c4db3f1197c444f625a07775 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP / FAPESP:97/10816-3

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:54:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:07:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Neste trabalho foi estudado o crescimento de fibras monocristalinas de LiYF4 (YLF) dopadas com Er3+ ou Nd3+ pelo método de micro-pulling-down (-PD) no modo resistivo. Para otimização do processo de crescimento foi, desenvolvida nova metodologia de confecção de cadinhos, de forma a torná-los mais rígidos permitindo sua utilização em mais de uma experiência, aumentando a reprodutibilidade do processo. A câmara de crescimento também foi modificada para obtenção de vácuo da ordem de 10-7 torr. Devido ao tratamento térmico do sistema sob alto vácuo, antes da fusão do material, não foram observados transientes iniciais no processo de puxamento das fibras de YLF dopadas. Foram crescidas fibras de YLF:Nd com concentrações de 0,5, 1 e 1,5 mol% e fibras de YLF:Er com 1, 10, 20 mol %, com diâmetros da ordem de 0,7 mm e comprimentos de até 120mm. Devido a problemas mecânicos do sistema, o ancoramento das fibras, ou seja, o equilíbrio na interface sólidoliquido, mostrou-se muito difícil, sendo necessárias várias correções nos parâmetros de crescimento para estabilização da interface sólido-líquido resultando na formação de defeitos, principalmente na superfície, em regiões ao longo das fibras. Nas condições do presente estudo, o uso de uma atmosfera estática mostrou-se desfavorável. Testes de ganho efetuados com a fibra de YLF:Nd dopada com 1,5mol%, mostraram um ganho superior às perdas comprovando seu potencial para ação laser. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:54:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:07:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Lasers de estado sólido bombeados por diodo têm suprido grande parte da demanda por lasers de alta potência, juntamente com uma boa qualidade de feixe, além de oferecer a geração de radiação laser na região do visível. Dentre esses lasers, destacam-se os lasers de fibra, capazes de atingir altíssimas potências mantendo a qualidade de feixe devido a sua forma especial, que confina a radiação por longas extensões de fibra. Nesse trabalho foi caracterizada a emissão de vidros teluretos dopados com Yb3+ emitindo no azul (efeito cooperativo 500 nm) e de vidros germanatos dopados com Er3+ e codopados com Yb3+, emitindo no verde e no vermelho. Esses dois materiais foram também caracterizados na forma de fibra. Além disso, foram caracterizadas as perdas de uma fibra de Nd:YLF e o ganho desta em duas configurações de bombeamento, lateral e longitudinal. Como resultados, as fibras de teluretos apresentaram emissões no azul centradas em 500 nm e as fibras de germanatos apresentaram um aumento das emissões no visível com a inserção de Yb3+ como sensibilizador, demonstrando emissões no vermelho mais intensas que no verde. Ambas as fibras apresentaram perfis semelhantes às de seus respectivos vidros volumétricos. A fibra de Nd:YLF apresentou um ganho superior as perdas, para a configuração longitudinal, caracterizando-se como um amplificador, sendo assim, existe uma grande possibilidade de ocorrer a ação laser dessa fibra em trabalhos futuros. Esse resultado seria inédito, uma vez que, aos nossos conhecimentos, nunca antes foi obtida uma ação laser com tal fibra. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP / FAPESP:06/52788-7

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

Os lasers Raman permitem a exploração de novos comprimentos de onda, não comumente acessíveis, graças ao Espalhamento Raman Estimulado. Unidos a processos de conversão não linear, abrem-se campos para emissão de comprimentos de onda na região do visível no espectro eletromagnético. Com uma mesma configuração, diversas combinações de cristais possibilitam a geração de múltiplas frequências, transformando esse tipo de laser em um dispositivo compacto e barato quando comparado com outras tecnologias existentes. Este trabalho apresenta a busca da conversão intracavidade em frequências de lasers Raman, em uma configuração linear. Com dois comprimentos de onda de bombeamento de energia (797 nm e 872 nm), diodos semicondutores foram utilizados para acessar dois picos de absorção do cristal Nd:YLF. O bombeamento em 797 nm levou a emissão fundamental em 908 nm. E através do cristal KGW, com linhas de emissão Stokes, um novo comprimento de onda foi alcançado, em 990 nm. Com o cristal dobrador, BiBO, soma de frequência e segundo harmônico foram gerados, permitindo as emissões em uma região espectral azul bastante larga (450 500 nm). Com o bombeamento em 872 nm, uma emissão de três níveis no cristal Nd:YLF não foi possível, conseguindo apenas a emissão em 1064 nm, linha comum para cristais de neodímio. Uma outra cavidade foi estudada, porém com bombeamento em 880 nm e cristal de Nd:YVO4, conhecido por ser self-Raman. Com uma configuração linear semelhante à anteriormente citada, somente sua linha de emissão fundamental em 914 nm foi obtida, não sendo possível com as condições trabalhadas a emissão Stokes, que permitisse dar continuidade ao estudo. / The Raman lasers allow the exploration of new wavelenghts, not commonly avaliable, thanks to stimulated Raman scattering. Using non-linear convertion processes, the emission of wavelenghts in the region of the visible spectrum become possible. With the same cavity configuration, the use of different combinations of crystals allow the generation of multiple frequencies, transforming this type of laser in a compact and cheap device when compared to other existing technologies. This work presents our research for intracavity Raman conversion, in a linear cavity configuration. Two pumping wavelengths of 797 nm and 872 nm, supplied by semiconductor diodes were used to access two absorption peaks of the Nd: YLF crystal. The pumping at 797 nm led to fundamental emission at 908 nm. And through the KGW crystal, with Stokes shift of 901 cm-1, a new wavelength was obtained at 990 nm. With the doubling crystal, BiBO, sum frequency and second harmonic were generated, allowing the emissions in a fairly broad blue spectral region (450 - 500 nm). With the pumping at 872 nm, a three levels emission in the Nd: YLF crystal could not be obtained, achieving only emission at 1064 nm, a common line for Neodymium crystals. An another cavity was studied, but with pumping at 880 nm and using a Nd:YVO4 crystal, known for being self-Raman. With a similar linear configuration to the above mentioned, only its fundamental, three-level emission line at 914 nm was obtained.

A operação dinamicamente estável com zonas conjuntas foi obtida para um ressonador laser contendo dois bastões de Nd:YAG com módulos laser comerciais. O ressonador não polarizado gerou 115 W de potência no modo transversal fundamental TEM00. Quando polarizado por lâmina de Brewster atingiu 100,5W de potência de saída com 91% de polarização. Quando o ressonador foi polarizado com um polarizador de filme fino, obteve-se melhora na qualidade de feixe e um aumento na polarização, com o valor de M2 sendo 1,56 e 1,84 nas direções x e y respectivamente com 95,4% de polarização. A potência de saída foi, ao nosso conhecimento, a mais alta obtida para lasers polarizados operando no modo fundamental e usando módulos lasers comerciais de Nd:YAG bombeados lateralmente por diodos sem nenhuma preparação especial. / Dynamically stable operation with joined stability zones of a linearly polarized resonator is shown for a laser containing two diode side-pumped Nd:YAG rods with commercial laser modules. The unpolarised resonator provided 115 W of TEM00 output. When polarized by a Brewster plate, it reached 100.5 W of output power with 91% polarization. When the resonator was polarized by a thin film polarizer, an increase in beam quality was obtained with M2 values of 1.56 and 1.84 in the x and y directions, respectively with 95.4% polarization. The output power achieved is, to our knowledge, the highest reported for polarized, fundamental-mode lasers using commercial, diode side-pumped Nd:YAG modules without any special preparation.

In this thesis, the development of a femtosecond Cr⁴⁺:forsterite solid-state laser is described where the mode-locking procedure was initiated using two novel saturable absorbers. One was a GaInNAs quantum-well device and the other a quantum-dot-based saturable absorber. These devices had not previously been exploited for the generation of femtosecond pulses from a solid-state laser but in the course of this project, successful mode-locked laser operation in the femtosecond domain was demonstrated for both devices. When the GaInNAs device was incorporated in the Cr⁴⁺:forsterite laser, transform-limited pulses with durations as short as 62fs were obtained. The performance of this femtosecond laser was significantly superior to that for previous quantum-well based saturable absorbers in the 1300nm spectral region. The dynamics of the device were investigated with the aim of refining subsequent devices and to explore the potential to grow future devices for use at longer wavelengths. At the outset of my research work quantum-dot based saturable absorbers had not be used for the mode locking of solid-state lasers in the femtosecond regime. The work presented in this thesis showed that quantum-dot structures could be exploited very effectively for this purpose. This was initially achieved with the quantum-dot element being inclined at an off-normal incidence within the cavity but experimental assessment together with further development of the device allowed for implementation at normal incidence. Reliable operation of the femtosecond laser was demonstrated very convincingly where transform-limited pulses of 160fs duration were generated. Having developed practical femtosecond Cr⁴⁺:forsterite lasers, the final part of the project research was directed towards exemplar applications for a laser operating in the 1300nm spectral region. These were biophotonics experiments in which assessments of both deep tissue penetration and two-photon chromosome cutting were undertaken. This work confirmed the suitability of the 1300nm laser radiation for propagation through substantial thicknesses of biological tissue (~15cm). The demonstration of highly localised two-photon cutting of Muntjac deer chromosomes also represented a novel result because single-photon absorption could be avoided effectively and the temporal broadening of the femtosecond pulses in the delivery optics arising from group velocity dispersion around 1300nm was minimal.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:43:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:58:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 06527.pdf: 4630361 bytes, checksum: 63a6de51ce3a3389c54c25a8dc2ff557 (MD5) / Mestrado (Dissertacao) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

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

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:38:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:05:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 05639.pdf: 6476184 bytes, checksum: 3037d7c0ce96c51e46c15baa5bdd114c (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP / FAPESP:92/01672-4