Neste trabalho são estudadas algumas propriedades ópticas de tetrâmeros de anilina em solução, usando o dimetil sulfóxido (DMSO) como solvente. Os espectros de absorção e emissão permitiram uma determinação aproximada dos níveis de energia do tetrâmero. Para a caracterização das propriedades ópticas não lineares foram utilizadas as técnicas de varredura-Z resolvida em freqüência e com trem de pulsos. Com a primeira foram determinados os parâmetros térmicos relacionados ao solvente, enquanto que com a segunda foram caracterizadas as não linearidades eletrônicas associadas aos estados excitados das moléculas. Além disso, foi possível obter a dinâmica das não linearidades presentes nas soluções, que apresentam um processo acumulativo relacionado à formação de uma lente térmica induzida pelo perfil gaussiano do laser. / This work reports on the optical properties of aniline tetramers in dimethyl sulfoxide (DMSO) solutions. Absorption and emission spectra allowed a rough estimate of the energy levels of the aniline tetramers. Nonlinear optical properties were studied with the frequency resolved Z-scan technique and with the Z-scan technique with pulse trains. The former determined the thermal parameters of the solvent, while the latter characterized electronic nonlinearities associated to molecular excited states. Moreover, we could analyze the dynamics of the optical nonlinearities and verify the presence of an accumulative process related to thermal lensing.

Neste trabalho são estudadas algumas propriedades ópticas de tetrâmeros de anilina em solução, usando o dimetil sulfóxido (DMSO) como solvente. Os espectros de absorção e emissão permitiram uma determinação aproximada dos níveis de energia do tetrâmero. Para a caracterização das propriedades ópticas não lineares foram utilizadas as técnicas de varredura-Z resolvida em freqüência e com trem de pulsos. Com a primeira foram determinados os parâmetros térmicos relacionados ao solvente, enquanto que com a segunda foram caracterizadas as não linearidades eletrônicas associadas aos estados excitados das moléculas. Além disso, foi possível obter a dinâmica das não linearidades presentes nas soluções, que apresentam um processo acumulativo relacionado à formação de uma lente térmica induzida pelo perfil gaussiano do laser. / This work reports on the optical properties of aniline tetramers in dimethyl sulfoxide (DMSO) solutions. Absorption and emission spectra allowed a rough estimate of the energy levels of the aniline tetramers. Nonlinear optical properties were studied with the frequency resolved Z-scan technique and with the Z-scan technique with pulse trains. The former determined the thermal parameters of the solvent, while the latter characterized electronic nonlinearities associated to molecular excited states. Moreover, we could analyze the dynamics of the optical nonlinearities and verify the presence of an accumulative process related to thermal lensing.

Nesta dissertação, propomos um método que combina a técnica de varredura-Z e a luz branca supercontínua gerada em uma fibra fotônica para caracterizar o espectro de não-linearidades de amostras. O espectro não-linear fornece informações cruciais a respeito da característica, da origem e do potencial da não-linearidade para aplicação em dispositivos. Neste sentido, a luz branca supercontínua aliada à técnica de varredura-Z vem permitir uma rápida determinação de espectros numa banda larga. Neste trabalho, a luz branca foi gerada numa fibra fotônica comercial bombeada por pulsos de femtossegundo de um oscilador laser de Ti:safira. Tanto os lasers de femtosegundo quanto as fibras fotônicas estão se tornando cada vez mais acessíveis. Ademais, a técnica de varredura-Z é um método bastante conhecido para a determinação de não-linearidades devido à sua simplicidade e precisão. Dessa forma, aliamos essas vantagens para fazer um aparato simples, compacto e de baixo custo. Em geral, a determinação do espectro de não-linearidades necessita de sistemas lasers complexos que possam sintonizar o comprimento de onda. O método de varredura-Z de luz branca desenvolvido aqui foi usado para medir o espectro não-linear do corante disperse red 13 (DR13) em metanol. Esse corante possui um efeito não-linear absortivo (absorção saturada) bem caracterizado, sendo um bom material não apenas para calibração, mas também para testar nosso sistema experimental. Os resultados experimentais comprovaram a viabilidade do sistema para caracterização de amostras com efeitos não-lineares absortivos intensos. / In this dissertation, we proposed a method that combines the Z-scan technique and the white-light continuum generated by a photonic crystal fiber to characterize the nonlinear spectrum of materials. The nonlinear spectrum provides crucial information on the characteristic, the origin and the potential of the nonlinearity for devices application. In this sense, the white-light continuum allied to the Z-scan technique allows fast spectra determination in a broad spectral range. In this work, the white light was generated in a commercial photonic crystal fiber pumped by femtosecond pulses from a Ti:sapphire laser oscillator. Both the femtosecond lasers and the photonic crystal fibers are becoming more accessible. In addition, the Z-scan technique is a well-known method for nonlinearities determination due to its simplicity and precision. In this way, we merged these advantages to make a simple, compact and low-cost apparatus for studying nonlinear samples. In general, the nonlinear spectrum determination requires complex laser systems which are able to tune the wavelength. The white-light Z-scan method we developed here was used to measure the nonlinear spectrum of disperse red 13 (DR13) dye in methanol. This dye presents a well-characterized absorcive nonlinear effect (saturable absorption), being a good material not only to calibrate, but also to test our experimental setup. The experimental results confirmed the viability of the setup for characterizing samples with strong nonlinear absorption effect.

Neste trabalho, com objetivo de desenvolvermos dispositivos de limitação óptica, estudamos o processo de absorção de estado excitados em um grupo de tetrapiridil porfirinas com diferentes substituintes centrais (2H+, Zn2+, Ni2+, Cu2+). Para isso utilizamos a técnica de varredura – Z com pulsos de femto e picossegundos bem como com trem de pulsos. Desta forma, determinamos a dinâmica de absorção de estados excitados, para estas moléculas, obtendo parâmetros espectroscópicos tais como tempo de cruzamento intersistema, e as seções de choque de absorção dos primeiros estados excitados singleto e tripleto. Além disso, visando aproveitar os processos ópticos acumulativos de alguns materiais não lineares, em aplicação de limitação óptica, desenvolvemos uma nova geometria óptica denominada de limitador óptico de múltiplas passagens, a qual utiliza dois espelhos esféricos confocais e um espelho plano posicionado paralelamente a linha que une os espelhos esféricos. / In this work, aiming to develop optical limiting devices, we have studied excited state absorption process in a group of tetrapyridyl porphyrins with different central substitutes (2H+, Zn2+, Ni2+, Cu2+). We have employed Z-scan technique with femto and picosecond pulses as well as with pulse trains to determine the excited state absorption dynamics and obtain some spectroscopic parameters like intersystem crossing time and triplet and singlet excited state absorption cross-sections. Moreover, we have developed a new geometry for an optical limiter, named multipass optical limiter. It is formed by two confocal spherical mirrors together with a plane mirror placed in parallel with the line joining them.

Neste trabalho, com objetivo de desenvolvermos dispositivos de limitação óptica, estudamos o processo de absorção de estado excitados em um grupo de tetrapiridil porfirinas com diferentes substituintes centrais (2H+, Zn2+, Ni2+, Cu2+). Para isso utilizamos a técnica de varredura – Z com pulsos de femto e picossegundos bem como com trem de pulsos. Desta forma, determinamos a dinâmica de absorção de estados excitados, para estas moléculas, obtendo parâmetros espectroscópicos tais como tempo de cruzamento intersistema, e as seções de choque de absorção dos primeiros estados excitados singleto e tripleto. Além disso, visando aproveitar os processos ópticos acumulativos de alguns materiais não lineares, em aplicação de limitação óptica, desenvolvemos uma nova geometria óptica denominada de limitador óptico de múltiplas passagens, a qual utiliza dois espelhos esféricos confocais e um espelho plano posicionado paralelamente a linha que une os espelhos esféricos. / In this work, aiming to develop optical limiting devices, we have studied excited state absorption process in a group of tetrapyridyl porphyrins with different central substitutes (2H+, Zn2+, Ni2+, Cu2+). We have employed Z-scan technique with femto and picosecond pulses as well as with pulse trains to determine the excited state absorption dynamics and obtain some spectroscopic parameters like intersystem crossing time and triplet and singlet excited state absorption cross-sections. Moreover, we have developed a new geometry for an optical limiter, named multipass optical limiter. It is formed by two confocal spherical mirrors together with a plane mirror placed in parallel with the line joining them.

Nesta dissertação, propomos um método que combina a técnica de varredura-Z e a luz branca supercontínua gerada em uma fibra fotônica para caracterizar o espectro de não-linearidades de amostras. O espectro não-linear fornece informações cruciais a respeito da característica, da origem e do potencial da não-linearidade para aplicação em dispositivos. Neste sentido, a luz branca supercontínua aliada à técnica de varredura-Z vem permitir uma rápida determinação de espectros numa banda larga. Neste trabalho, a luz branca foi gerada numa fibra fotônica comercial bombeada por pulsos de femtossegundo de um oscilador laser de Ti:safira. Tanto os lasers de femtosegundo quanto as fibras fotônicas estão se tornando cada vez mais acessíveis. Ademais, a técnica de varredura-Z é um método bastante conhecido para a determinação de não-linearidades devido à sua simplicidade e precisão. Dessa forma, aliamos essas vantagens para fazer um aparato simples, compacto e de baixo custo. Em geral, a determinação do espectro de não-linearidades necessita de sistemas lasers complexos que possam sintonizar o comprimento de onda. O método de varredura-Z de luz branca desenvolvido aqui foi usado para medir o espectro não-linear do corante disperse red 13 (DR13) em metanol. Esse corante possui um efeito não-linear absortivo (absorção saturada) bem caracterizado, sendo um bom material não apenas para calibração, mas também para testar nosso sistema experimental. Os resultados experimentais comprovaram a viabilidade do sistema para caracterização de amostras com efeitos não-lineares absortivos intensos. / In this dissertation, we proposed a method that combines the Z-scan technique and the white-light continuum generated by a photonic crystal fiber to characterize the nonlinear spectrum of materials. The nonlinear spectrum provides crucial information on the characteristic, the origin and the potential of the nonlinearity for devices application. In this sense, the white-light continuum allied to the Z-scan technique allows fast spectra determination in a broad spectral range. In this work, the white light was generated in a commercial photonic crystal fiber pumped by femtosecond pulses from a Ti:sapphire laser oscillator. Both the femtosecond lasers and the photonic crystal fibers are becoming more accessible. In addition, the Z-scan technique is a well-known method for nonlinearities determination due to its simplicity and precision. In this way, we merged these advantages to make a simple, compact and low-cost apparatus for studying nonlinear samples. In general, the nonlinear spectrum determination requires complex laser systems which are able to tune the wavelength. The white-light Z-scan method we developed here was used to measure the nonlinear spectrum of disperse red 13 (DR13) dye in methanol. This dye presents a well-characterized absorcive nonlinear effect (saturable absorption), being a good material not only to calibrate, but also to test our experimental setup. The experimental results confirmed the viability of the setup for characterizing samples with strong nonlinear absorption effect.

Um dos primeiros requisitos para utilização de lasers de diodo em espectroscopia é sua estabilização térmica. Neste trabalho desenvolvemos um sistema de controle de temperatura para laser de diodo que permite estabilização melhor que 0.01&#176C. O controle é feito através de um sistema sensor e um elemento Peltier como atuador. Lasers somente estabilizados em temperatura (estabilização primária) foram utilizados para realização de espectroscopia de vapores atômicos de Rb e Cs. / One of the first requisites for utilization of diode lasers in spectroscopy is its thermal stabilization. In this work, we develop a diode laser temperature controlling system, which yields stabilization better than 0.01&#176C. The controlling is obtained by means of a sensor system and a Peltier element as actuator. Lasers stabilized in temperature only (primary stabilizations) were utilized in the spectroscopy of atomic vapors of Rb and Cs.

Um dos primeiros requisitos para utilização de lasers de diodo em espectroscopia é sua estabilização térmica. Neste trabalho desenvolvemos um sistema de controle de temperatura para laser de diodo que permite estabilização melhor que 0.01&#176C. O controle é feito através de um sistema sensor e um elemento Peltier como atuador. Lasers somente estabilizados em temperatura (estabilização primária) foram utilizados para realização de espectroscopia de vapores atômicos de Rb e Cs. / One of the first requisites for utilization of diode lasers in spectroscopy is its thermal stabilization. In this work, we develop a diode laser temperature controlling system, which yields stabilization better than 0.01&#176C. The controlling is obtained by means of a sensor system and a Peltier element as actuator. Lasers stabilized in temperature only (primary stabilizations) were utilized in the spectroscopy of atomic vapors of Rb and Cs.