Este trabalho consiste na caracterização óptica de vidros fluoretos (fluoreto de gálio e chumbo) e de vidros óxidos (aluminato de cálcio), dopados com os íons terras raras Er+3 visando à aplicação destas matrizes como meios ativos para lasers nas regiões do infravermelho e visível. Para isto foram utilizadas as técnicas espectroscópicas de absorção óptica, luminescência, tempo de decaimento e conversão ascendente de luz. O estudo é baseado nas seguintes emissões do Er+3: 4I11/2→ 4I13/2 (2800nm), 4I13/2 →4I15/2(1550nm) e 4S3/2→4I15/2(550nm). As melhores amostras óxidas para as três emissões foram aquelas codopadas com Er+3 e Yb+3. No caso dos vidros fluoretos, as amostras codopadas são mais eficientes para emissão no visível (conversão ascendente de luz) e as amostras dopadas apenas com Er+3 se mostram mais eficientes para as emissões no infravermelho. Os vidros fluoretos apresentam as maiores eficiências quânticas para as emissões de interesse devido os mesmos possuírem maior transparência e menor energia de fônons que os vidros óxidos. Porém, estes últimos apresentam maior resistência mecânica, maior condutividade e difusividade térmica o que os tornam interessantes para aplicações de alta potência. . / This work cansists in the optical characterization of Er+3 e Yb+3 doped fluoride, (galium and lead fluoride), and oxide, (calcium aluminate), glasses , aiming the application of theses hosts as an active media for laser in the infrared and visible regions. With this purpose we employed the spectroscopic technique of absorption and luminescence, and measurementes of excited state lifetimes and upconversion were performed. The study is based on the following Er+3: 4I11/2→ 4I13/2 (2800nm), 4I13/2 →4I15/2(1550nm) and 4S3/2→4I15/2(550nm). The best oxide samples were those codoped with Er+3 e Yb+3. For the fluoride glasses, the codoped samples showed to be more eficient for emission in the visible region, (upconversion), whereas the single doped samples are more eficient for emission in the infrared region. The fluoride glasses presented larger quantic efficiency for the emissions in which we were interested, due to the fact that these glasses are more transparent and have smaller phonon energies than the oxide glasses. However, the latter have better mechanical strength, larger thermal conductivity and difusivity, which enables them to be applied in high power systems.

Este trabalho apresenta um estudo sobre a modificação e cristalização superficial dos sistemas vítreos 40BaO-45B2O3-15TiO2 (BBT) e 42BaO-42B2O3-16SiO2 (BBS) utilizando a radiação proveniente de um laser modulado de CO2. Três diferentes parâmetros experimentais foram avaliados: a potência do laser, o tempo de exposição à radiação e a presença de micropartículas da fase ?-BaB2O4 (?-BBO) na superfície da amostra. As modificações causadas pela exposição das amostras à radiação laser foram caracterizadas através das técnicas de perfilometria, microscopia óptica, espectroscopia micro-Raman e difração de raios X. De uma maneira geral, os resultados mostram que a escolha adequada da potência do laser e do tempo de exposição à radiação leva a uma modificação superficial ou a uma modificação seguida da cristalização superficial da região exposta a radiação. A presença de micropartículas da fase ?-BBO na superfície da amostras influi de maneira significativa no processo de modificação e cristalização superficial. A presença dessas micropartículas induziu a cristalização da fase ?-BBO com um relativo alto grau de orientação preferencial na direção (006), permitindo a observação visual do efeito de geração de segundo harmônico em algumas amostras. Estudos de micro-fotoluminescência mostraram que o íon Sm3+ quando adicionado a matriz vítrea BBT apresenta um alto grau de desordem mesmo em amostras cristalizadas. No entanto, para a matriz BBS, este estudo mostra uma possível incorporação do íon terra-rara na região cristalizada. / This work describes a study regarding the permanent modification and/or crystallization of 40BaO-45B2O3-15TiO2 (BBT) and 40BaO-45B2O3-16SiO2 (BBS) glass compositions when exposed to a continuous CO2 laser beam radiation. The effect of three experimental parameters was evaluated: the laser power, the radiation time exposure and the presence of micro-particles of the ?-BaB2O4 crystalline phase on the glass sample surface prior to radiation. The geometry of permanent modification and the crystallization process were characterized by using the perfilometry, optical microscopy, Micro-Raman spectroscopy and X-ray diffraction (XRD) techniques. The results show that the surface modification and crystallization can be controlled by a suitable choice of the laser power and radiation time exposure. In all samples, it was observed that the presence of ?-BaB2O4 micro-particles on the sample surface affects significantly equally the permanent modification and the crystallization process. The preferential orientation of the ?-BaB2O4 on the (006) plane direction allowed the observation of a relative high intense second harmonic generation effect. The micro-photoluminescence study shows that the Sm3+ ion in BBT glass sample present a high degree of disorder, even in the crystallized samples. On the other hand, when added to the BBS glass sample, it seems that the Sm3+ ions are incorporated onto the crystallized region.

Foram estudados compósitos poluméricos e vidros fluoroindatos utilizando as espectroscopias de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) pulsada e Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE). O estudo de RMN do 1H nos compósitos baseado no polímero polióxido de etileno e partículas de carbono permitiu diferenciar as mobilidades das cadeias poluméricas e identificar as contribuições destas fases. A partir das medidas de RPE foi possível sugerir uma interpretação das interações entre as partículas de carbono nos compósitos. Nos vidros fluoroindatos foi estudado o processo de cristalização, sendo acompanhada sua influência na relaxação nuclear do 19F. A cristalização foi observada por RPE nos vidros dopados com Cu2+, Mn2+ e Gd3+, sendo verificadas as alterações locais causadas por este processo. / Polymeric composites and fluoroindate glasses were studied using pulsed Nuclear Magnetic Resonance (NMR) and Electron Paramagnetic Resonance (EPR) spectroscopies. Study of the composite formed by the polymer poly-ethylene oxide and carbon particles allowed us to distinguish the mobilities of polimeric chains and to identify the contributions from different phases. From EPR measurements it was possible to suggest an interpretation of the interactions between carbon particles in the composites. The main objective in the fluoroindate glasses study was to follow the crystallzation process. The 19F NMR measurements allowed to the observation of the influence of this process in the nuclear relaxation. The crystallization was also tracked by EPR spectroscopy in the doped glasses with the paramagnetic ions Cu2+, Mn2+ and Gd3+. This was accomplished by observing the local alterations caused by that process.

Embora cristais boratos dopados com ions de terras raras sejam amplamente investigados, vidros boratos desses sistemas vêm sendo pouco estudados. O cristal NdAl3(BO3)4(NAB) cujas propriedades laser e de geração de segundo harmônico (GSH) são conhecidas e continuamente relatadas na literatura, vem sendo recentemente considerado como um forte candidato para dispositivo \"microchip laser\". Alem disso, cristais dopados com íons de neodímio têm demonstrado ser excelentes para o bombeio com laseres de diodo, devido ao intenso pico de absorção próximo a 800 nm. Entretanto, existe na literatura um número muito limitado de estudos relatando as propriedades de vidros do sistema Nd2O3-Al2-O3-B2O3. Partindo dessa premissa, o objetivo principal deste trabalho foi obter vidros neste sistema, para elevadas concentrações de Nd2O3 (5-20 mol%), por meio das técnicas de fusão/moldagem convencional e fusão a laser. Dentre os materiais preparados foram obtidos três vidros transparentes, um material com separação de fases e, onde ocorreu cristalização. Os vidros obtidos, NAB136, NAB152560 e NAB226 foram caracterizados através das técnicas de análise térmica diferencial (ATD), difratometria de raios X (DRX), absorção óptica (AO) e ICP-OES (análise de composição). De acordo como os resultados de ATD, os vidros não apresentaram uma variação significativa na temperatura de transição vítrea (Tg) com o aumento da concentração de Nd2O3. O vidro NAB136, obtido com composição próxima a do cristal NdAl3(BO3)4(NAB), foi submetido a um tratamento térmico de cristalização a uma temperatura de 820°C por 2 horas. Os resultados de DRY indicaram a presença das fases cristalinas majoritárias Al4B2O9 e NAB. Medidas de absorção Óptica (AO) dos vidros no intervalo espectral de 300-1000 nm indicaram intensa absorção nos comprimentos de onda 500 nm e 800 nm. As análises de ICP-OES indicaram alta pureza dos vidros e composições próximas das composições nominais / Although borate crystals doped with rare earth ions have already been extensively investigated, borate glasses of these systems were not widely studied. The NdAl3(BO3)4(NAB) crystal, which laser and second harmonic generation (SGH) properties are well know and continuously mentioned in literature, has been recently considered as a strong candidate for microchip laser devices. Moreover, neodymium doped crystals are known for their excellent performance when pumped with diode lasers due to its intense absorption peak near to 800 nm. However, a limited number of papers have been published referring to the properties of glasses in the system Nd2O3-Al2-O3-B2O3. Based on this premise, the main purpose of this work was to prepare glasses in this system for Nd2O3 elevate concentrations (5-20 mol%) by the conventional melting/molding and laser heated methods. Among the prepared materials it was obtained three clear glasses, a material with phase separation and another one, which has crystallized. The obtained glasses, NAB136, NAB152560 and NAB226, where characterized by differential thermal analysis (DTA), X-ray diffractometry (XRD), optical absorption (OA) and ICP-OES (compositional analysis). According to the DTA results, the glasses have not presenteá a rneaningfut change in the glass transition temperature (Tg) with the increase of Nd2O3 content. The NAB136 glass, with the closest composition to the crystal NdAl3(BO3)4(NAB), was submitted to a crystallization thermal treatment at 820°C for 2 hours. XRD results showed the existence of the main crystalline phases and NAB. Optical absorption (OA) measurements of the glasses in the spectral range 300-1000 nm indicated intense absorpâion in the 500 nm and 800 nm wavelengths. ICP-OES analysis showed that the glasses posses high purity stoichiometry, close to the nominal ones

O presente trabalho consiste em uma caracterização ótica de vidros fluoretos dopados com Nd3+ e com Yb3+ dando ênfase ao estudo dos processos de transferência de energia entre estes íons. Também são abordadas possíveis aplicações que os referidos vidros dopados com Nd3+ e codopados com Nd3+ e Yb3+ possam encontrar. Algumas destas aplicações são em meio ativo para laseres no infravermelho e em células solares. Para tal caracterização foram realizadas medidas de absorção, de tempo de vida, de luminescência no infravermelho e no visível e de luminescência resolvida no tempo. Também encontram-se neste trabalho cálculos sobre as probabilidades de transição radiativa dos níveis 4F3/2 do Nd3+ e 2F5/2 do Yb3+ além de um estudo sobre os processos de transferência de energia entre estes íons. Das medidas mencionadas acima foi encontrado que a concentração de neodímio para a qual se observa a emissão mais intensa é de ≅ 1,5% mol Nd F3 e que a eficiência quântica de emissão do nível 4F3/2 deste íon, no vidro fluoroindogalato, é alta (0,96). Nas amostras codopadas com Nd3+ e Yb3+ o máximo da emissão ocorre para a amostra com 1% NdF3 e 2% YbF3. Sobre os processos de transferência de energia, os parâmetros que caracterizam a transferência entre os íons Nd3+ e entre Nd3+ e Yb3+, foram calculados pelo modelo de Dexter e obtidos experimentalmente através das curvas de decaimento da luminescência. Os valores conseguidos das duas maneiras estão em boa concordância entre si / The present work consists in an optical characterization of Nd3+ doped and Nd3+ and Yb3+ codoped fluoride glasses with emphasis on the study of energy transfer processes among these ions. Possible applications that the refered Nd3+ doped and Nd3+ and Yb3+ codoped glasses can find are also considered. Some of these applications are as active media of infrared lasers and in solar cells. The characterization was done by absorption, lifetime, infrared and visible luminescence and time resolved measurements. In this work some calculations of the radioactive transition probabilities of the 4F3/2 do Nd3+ e 2F5/2 of Yb3+ levels and a study of the energy transfer processes among these ions were also carried out. From the above mentioned measurements it was found that the concentration at which the neodymium emission is higher is about 1,5% mol NdF3 and that the quantum efficiency of the emission for the 4F3/2 do Nd3+ of Nd3+ level, in fluoroindogallate, is high (0.96). In the Nd3+ and Yb3+ codoped samples the maximum emission is observed for the sample with 1% Nd3+ and 2% Yb F3. Considering the energy transfer processes, the parameter that characterizes the energy transfer among Nd3+ ions and among Nd3+ and Yb3+ was calculated by Dexter\'s model and experimentally obtained from the decay curve of the luminescence intensity. The values found are in good agreement to each other

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / O uso de substrato de vidro para ser utilizado em sistema fotovoltaico à muito comum, no entanto, os substratos sÃo submetidos a elevadas temperaturas como no caso de obtenÃÃo de vidro recoberto com SnO2 (diÃxido de estanho), onde a temperatura de operaÃÃo atinge valores prÃximos a 600ÂC. Desta forma, um estudo do comportamento da dilataÃÃo do vidro em diferentes espessuras e sob a temperatura de 600ÂC foi realizado com o objetivo de observar a influÃncia dos mesmos nos vidros utilizados como substratos e, assim, prevenir os possÃveis defeitos de trinca e quebra de vidro dentro do forno. AlÃm do estudo associado ao vidro, um projeto teÃrico de um pirolisador com essas caracterÃsticas foi idealizado para a obtenÃÃo das camadas de SnO2 sobre o vidro, agregando inovaÃÃes como o uso de gÃs natural queimando em meio poroso como fonte de calor e o uso de um pirolisador para substituir os fornos resistivos. / The use of a glass substrate for use in photovoltaic system is very common, however, the substrates are subjected to high temperatures as in the case of obtaining glass covered with SnO2 (tin dioxide), where the operating temperature reaches values close to 600  C. Thus, a study of the glass expansion behavior with different thicknesses under temperature of 600  C was conducted in order to observe the influence of the same glass used as substrates, and thus, prevent possible defects cracks and broken glass inside the oven. Besides the study associated with the glass, a theoretical design of a pyrolyzer with these characteristics has been designed for obtaining layers of SnO2 on the glass, adding innovations such as the use of natural gas burning in porous media as heat source and the use of a pyrolyzer to replace the resistive furnaces.

Há um crescente interesse científico e tecnológico voltado para compostos cristalinos de óxido de bismuto com óxidos de germânio, silício ou titânio, por exibirem propriedades eletro e magnetoópticas, fotocondutivas e piezoelétricas. Sistemas vítreos com propriedades similares a estes compostos são de alto interesse, devido ao baixo custo e facilidade no procedimento de preparação em relação aos monocristais. Este trabalho teve como finalidade analisar o efeito de adição de óxidos de boro e gálio, ao sistema binário composto por óxido de bismuto com óxidos de germânio. A amostra vítrea de composição 45BiO1.5:40BO1.5:15GeO2 (BBG-8), apresentou alta reprodutibilidade e estabilidade térmica (ΔT=132, Hr=0.34 e S=26.74), sendo assim, selecionada para o estudo da cristalização. As fases cristalizadas nesta amostra, durante tratamento térmico, foram determinadas por análises de difração de raios-X e medidas composicionais. Foram cristalizadas as fases Bi6B10O24 e Bi4Ge3O12, sendo a última, a fase de interesse para nosso estudo. Métodos térmicos foram utilizados no estudo da cristalização da fase Bi4Ge3O12, possibilitando a verificação da energia de ativação (≈ 54Kcal/mol) pelos métodos de Ozawa e Chen, e a direcionalidade do crescimento dos cristais (nmédio=1.12). A fim de obtermos mais informações a respeito de cristalização utilizamos óptica eletrônica. / The sillenite crystals, Bi12MO20 (M = Ge, Si, Ti), are interesting for applications such as optical memories, holography or optical phase conjugating devices. The eulytite crystals, Bi4M3O12, have been studied for their electro-optical, electromechanical and luminescence properties. These crystals am used as scintillators or, when doped with rare-earth elements, as laser materials. The study of glass systems, having properties similar to those crystals, is of high interest because of the lower cost and easier preparation procedures with respect to single crystals. The purpose of this work is the study of interaction of B2O3 and Ga2O3 with binary system Bi2O3-GeO2. The glassy sample BBG-8 (45BiO1.5:40BO1.5:15GeO2), was chosen far crystallition study, due to its high reproducibility and thermal stability. The presence of crystalline phases (Bi6B10O24 and Bi4Ge3O12), obtained after heat treatment, was investigated by powder X-ray diffraction and compositional analysis. The crystalline eulytite phase (Bi4Ge3O12) is an interest of our study. Thermal methods were used on the study of Bi4Ge3O12crystallization process of the sample BBG-8, and the value obtained, by means of Ozawa and Chen methods, was approximately 54Kcal/mol, and the directionality of crystal growth (n average) was equal to 1.12. To obtain further information on the crystallization mechanism we also performed microphotographic analysis.

Submitted by Etelvina Domingos (etelvina.domingos@ufpe.br) on 2015-03-12T17:42:25Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Felipe Elan Barbosa e Silva.pdf: 2484565 bytes, checksum: 6b79e60f54fd89d05eb8ffb340eebea9 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-12T17:42:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Felipe Elan Barbosa e Silva.pdf: 2484565 bytes, checksum: 6b79e60f54fd89d05eb8ffb340eebea9 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2014 / CAPES FACEPE CNPq PGMtr / Processos de microfabricação utilizando lasers melhoraram substancialmente nos últimos anos. Em particular a disponibilidade de lasers que operam no regime de fentossegundos contribuiu muito para a fabricação de dispositivos utilizados em áreas como telecomunicações e física médica. Por exemplo, o uso de lasers para escrita direta de guias de onda ópticos em sólidos transparentes é uma técnica de fabricação que está atraindo grande interesse devido à sua simplicidade e baixo custo em comparação com os métodos químicos e processos litográficos. Quando um laser de fentossegundos é focalizado no interior de materiais transparentes pode produzir, nas vizinhanças do foco, uma pequena mudança na estrutura local que, por sua vez, é seguida de uma variação do índice de refração. Caso ocorra o crescimento do índice de refração na região modificada pode-se obter um guia de ondas. No presente trabalho relatamos a fabricação, por escrita a laser, de guias de onda do tipo canal em vidros fluoroindatos dopados com terras raras pela primeira vez. Os vidros utilizados têm composição (em % mol): 35InF3-20ZnF2-16BaF2-20SrF2-2GdF2-2NaF-1GaF3-2ErF3-2TmF3 e 37InF3-20ZnF2-16BaF2-20SrF2-2GdF2-2NaF-1GaF3-2TmF3, onde foi utilizado na fabricação dos guias um sistema amplificado de Ti:safira, operando a 1,0 kHz, com pulsos de 100 fs, centrado em 800 nm. A amostra vítrea com dimensões 1,0 cm x 1,0 cm x 0,3 cm foi colocada num estágio de translação XYZ e o laser foi focalizado por uma lente com distância focal de 2,0 cm e abertura numérica de 0,3. As potências médias utilizadas foram ajustadas entre 1,0 e 8,0 mW e as velocidades de escrita dos guias variou de 0,1 até 4,0 mm/s. Foi feita a caracterização óptica passiva dos guias fabricados, incluindo a inspeção com microscópio óptico, perdas por inserção e perfil dos modos dos guias. As menores perdas (15,1 dB) foram vistas no guia escrito com potência média de 2 mW e velocidade de 0,1 mm/s para um comprimento de onda 632 nm. O alto valor das perdas é atribuído aos defeitos internos existentes nas amostras estudadas. O ganho óptico medido foi de 2,2 dB/cm para o comprimento de onda de 1490 nm com a presença de um laser de excitação a 800 nm e 13,5 mW, em um guia de 1,0 cm de comprimento na amostra de fluoroindato dopada com túlio.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:49:15Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5256_1.pdf: 5844763 bytes, checksum: 6200ea33fb96c53a81be5abe7b9ac415 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Apresentamos algumas propostas de parametrização do potencial de Buckingham e de um potencial de curto alcance (SHREP) de interação entre pares de íons, para utilização em simulações computacionais de dinâmica molecular (MD). Descrevemos as propriedades estruturais e dinâmicas dos íons na matriz vítrea 56,4PbF2 37,6GeO2 3Al2O3 3Ag2O, que levam a formação de um filme fino metálico não condutor de prata durante o processo de tratamento térmico. Seis modelos foram criados e testados, baseados em relações empíricas, dados experimentais ou cálculos quânticos. Destes, somente o Modelo Empírico Vítreo forneceu resultados consistentes e adequados, quando se considera a convergência e estabilidade das simulações e de suas propriedades mecânicas. Os cátions apresentam coordenação seletiva com o óxido ou o fluoreto. Os íons fluoreto e prata apresentaram os maiores coeficientes de difusão, consistentes com o uso deste tipo de matriz vítrea como condutores iônicos rápidos. O tratamento térmico foi simulado pela transformação de íons prata em átomos de prata com a respectiva remoção de íons fluoreto. Isto é equivalente a considerar o seguinte processo redox: Ag+ + F → Ag + ½F2(g). O coeficiente de difusão dos átomos de prata foi pelo menos 10 vezes maior que o do íons fluoreto, o qual apresenta o maior coeficiente de difusão dentre os íons. Observamos que a maioria dos átomos de prata permanecem como átomos ou dímeros, o que é consistente com a sua migração rápida para a superfície, já que agregados poliatômicos ficam praticamente retidos no interior da matriz onde são formados. Simulações do sistema vítreo levando em consideração os efeitos da superfície (periodicidade 2-D ou geometria slab) permitiram mostrar que há uma maior concentração de átomos próximas à superfície, o que explica a sua migração para a superfície seguida da formação do filme observado experimentalmente

Orientador: Oseas Valente de Alvilez Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-22T20:34:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Amaral_SergioFerreirado_D.pdf: 11781477 bytes, checksum: bf97c1857f3fb8368f7ddada32ab1484 (MD5) Previous issue date: 1992 / Resumo: Neste trabalho, foi analisado a relação entre o índice de refração com o número de Abbe e a composição química do vidro óptico, visando desenvolver um sistema aplicativo para a fabricação de componentes ópticos utilizados na instrumentação científica. Como resultado desta análise, foi estabelecido um modelo matemático, que expressa esta relação e que serviu como base para o desenvolvimento de um software em linguagem BASIC, compatível com microcomputador PC com configuração mínima 640 Mbytes de memória RAM e disco rígido de 80 MB. A abrangência do programa de simulação desenvolvido, vai do índice de refração de 1,3000 à 2,2000 e do número de Abbe de 15 à 105 e com composições químicas variando de no mínimo 4 elementos até 10 elementos na sua formulação / Abstract: In this work, the relationship between the refraction coeficient with the Abbe number and the chemical composition of the optical glass was analysed, aiming at development of a system to the manufacturing of optical components for cientific instrumention applications. As a result of this analysis, it was established a mathematical model showing this relationship. A BASIC language PC compatible software with a minimun configuration of 640 Kbyte memory RAM and a 80 MB hard disc was developed based on the analysis mentioned above. The coeficients of the simulation program ranges from a refraction coeficient os 1.3000 up to 2.2000, the Abbe number from 15 up to 105 with the chemical composition ranging from a minimum of 4 up to 10 elements in its formulation / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica