Neste trabalho utilizamos a técnica de mistura de duas ondas quase degeneradas na investigação das propriedades ópticas não lineares, associadas à mudança de índice de refração com a intensidade da luz, em materiais dopados com cromo: Al2O3:Cr3+ (rubi), BeAl2O4:Cr3+ (alexandrita) e GdAlO3:Cr3+ (aluminato de gadolínio dopado com cromo). A não linearidade Kerr para o GdAlO3: Cr3+ é bastante significativa, de modo que neste material o parâmetro de ganho do feixe de prova apresenta um comportamento muito peculiar e que não encontra explicação nos tratamentos teóricos usuais do processo de mistura de duas ondas. Em particular, o ganho do feixe de prova neste material atinge percentuais superiores a 200%. Desta forma, desenvolvemos um tratamento teórico que descreve a mistura de duas ondas quase degeneradas em meios onde o índice de refração depende da intensidade (n= n0+n2I). Esta abordagem teórica leva em consideração os efeitos de saturação da grade de população produzida pela intersecção dos feixes de luz no meio Kerr (não harmonicidades da grade) e o processo de mistura de duas ondas é considerado como um caso particular do fenômeno da auto-difração difração de ordem zero. Os resultados teóricos foram comparados com os resultados experimentais e várias previsões teóricas como, a dependência do parâmetro de ganho do feixe de prova com a intensidade de saturação do meio, a dependência da diferença de freqüência entre os dois feixes incidentes onde o ganho é máximo com a intensidade do feixe de bombeamento, foram confirmadas experimentalmente / In this work nearly degenerate two-wave mixing technique is used in order to investigate nonlinear optical properties, associated to the refractive índex change by incident light, in a few doped crystals: Al2O3:Cr3+ (ruby), BeAl2O4:Cr3+ (alexandrite) e GdAlO3:Cr3+ (gadolinium aluminate chromium doped). The Kerr nonlinearity in GdAlO3:Cr3+ is very high, so that the probe gain parameter has peculiar behavior in this material and this cannot be explained by using the current approach found in the literature. In particular, the probe gain parameter in this material reaches percentuals above 200%. In this way, we develop a theoretical approach which describes nearly degenerate two-wave mixing in media where the refractive índex is intensity dependent. This theoretical approach takes into account the saturation of the travelling population grating produced by two interesting beams (anharmonicities of the population grating) and the two-wave mixing process is regarded as the zero-order self-diffraction of the incident waves in this grating. The theoretical results are compared with the experimental ones and several theoretical predictions such as, the dependence of the probe gain parameter on the médium saturation intensity were experimentally verified

Neste trabalho utilizamos a técnica de mistura de duas ondas quase degeneradas na investigação das propriedades ópticas não lineares, associadas à mudança de índice de refração com a intensidade da luz, em materiais dopados com cromo: Al2O3:Cr3+ (rubi), BeAl2O4:Cr3+ (alexandrita) e GdAlO3:Cr3+ (aluminato de gadolínio dopado com cromo). A não linearidade Kerr para o GdAlO3: Cr3+ é bastante significativa, de modo que neste material o parâmetro de ganho do feixe de prova apresenta um comportamento muito peculiar e que não encontra explicação nos tratamentos teóricos usuais do processo de mistura de duas ondas. Em particular, o ganho do feixe de prova neste material atinge percentuais superiores a 200%. Desta forma, desenvolvemos um tratamento teórico que descreve a mistura de duas ondas quase degeneradas em meios onde o índice de refração depende da intensidade (n= n0+n2I). Esta abordagem teórica leva em consideração os efeitos de saturação da grade de população produzida pela intersecção dos feixes de luz no meio Kerr (não harmonicidades da grade) e o processo de mistura de duas ondas é considerado como um caso particular do fenômeno da auto-difração difração de ordem zero. Os resultados teóricos foram comparados com os resultados experimentais e várias previsões teóricas como, a dependência do parâmetro de ganho do feixe de prova com a intensidade de saturação do meio, a dependência da diferença de freqüência entre os dois feixes incidentes onde o ganho é máximo com a intensidade do feixe de bombeamento, foram confirmadas experimentalmente / In this work nearly degenerate two-wave mixing technique is used in order to investigate nonlinear optical properties, associated to the refractive índex change by incident light, in a few doped crystals: Al2O3:Cr3+ (ruby), BeAl2O4:Cr3+ (alexandrite) e GdAlO3:Cr3+ (gadolinium aluminate chromium doped). The Kerr nonlinearity in GdAlO3:Cr3+ is very high, so that the probe gain parameter has peculiar behavior in this material and this cannot be explained by using the current approach found in the literature. In particular, the probe gain parameter in this material reaches percentuals above 200%. In this way, we develop a theoretical approach which describes nearly degenerate two-wave mixing in media where the refractive índex is intensity dependent. This theoretical approach takes into account the saturation of the travelling population grating produced by two interesting beams (anharmonicities of the population grating) and the two-wave mixing process is regarded as the zero-order self-diffraction of the incident waves in this grating. The theoretical results are compared with the experimental ones and several theoretical predictions such as, the dependence of the probe gain parameter on the médium saturation intensity were experimentally verified

Submitted by Rosa Assis (rosa_assis@yahoo.com.br) on 2017-04-25T13:21:22Z No. of bitstreams: 2 EDUARDO JOSÉ AIUB..pdf: 8906526 bytes, checksum: d232c1876e371a74f81c0ffd1593f4ee (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Paola Damato (repositorio@mackenzie.br) on 2017-04-26T15:28:34Z (GMT) No. of bitstreams: 2 EDUARDO JOSÉ AIUB..pdf: 8906526 bytes, checksum: d232c1876e371a74f81c0ffd1593f4ee (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-26T15:28:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 EDUARDO JOSÉ AIUB..pdf: 8906526 bytes, checksum: d232c1876e371a74f81c0ffd1593f4ee (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-08-01 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo / Fundo Mackenzie de Pesquisa / In this work, we describe the characterization, transfer process and fabrication of mechanically exfoliated MoS2 (molybdenum disulfide) samples deposited on the fiber facet and D-shaped fiber. The characterization of these samples was made through Raman spectroscopy, making a mapping of the samples and analyzing the frequency difference between the vibrational modes E2g e A1g, it is possible to determine the number of layers to be transferred. Also, it was required to prepare a layered substrate of PVA (polyvinyl alcohol) and PMMA (Polymethyl- methacrylate), so that it was possible to remove the nanomaterial from the glass substrate and deposit it on another surface. Furthermore, it was performed control and alignment of the material with the core of the fiber, using a stage XYZ and an optical microscope (10X lens). An application for the fabricated samples was demonstrated through the generation of ultrashort pulses in EDFL (Erbium-doped fiber lasers) and YDFL (Ytterbium-doped fiber lasers) using them as saturable absorbers. The best results obtained were a pulse duration of 810 femtoseconds and bandwidth of 4.09 nm using mechanically exfoliated MoS2 on the fiber facet and pulse duration of 200 fs and bandwidth of 20,5 nm on the D-shaped fiber. In the samples on the fiber facet was the presence of NPR (Nonlinear Polarization Rotation) resulting in a hybrid effect. Results of ultrashort pulses with mechanically exfoliated MoS2 have not yet been reported in the literature. / Neste trabalho, foi realizada a caracterização, transferência e fabricação de amostras de MoS2 (dissulfeto de molibdênio) esfoliado micromecanicamente depositado na face transversal de uma fibra óptica e na superfície polida de uma fibra de perfil D. A caracterização destas amostras foi feita por meio de espectroscopia Raman, realizando um mapeamento das amostras e analisando a diferença entre os picos dos modos vibracionais E2g e A1g, sendo possível determinar o número de camadas a serem transferidas. Para realizar a transferência do material, foi prepararado um substrato com camadas de PVA (álcool polivinílico) e PMMA (Poli-metil-metacrilato), para que o nanomaterial fosse retirado do substrato de vidro e depositado em outra superfície. Além disso, foi realizado o controle e o alinhamento deste material com o núcleo da fibra, utilizando um estágio XYZ e um microscópio óptico (lente de 10X). Como aplicação das amostras fabricadas, foi demonstrada a geração de pulsos ultracurtos em EDFL (Erbium-doped fiber lasers) e YDFL (Ytterbium-doped fiber lasers) utilizando-as como absorvedor saturável. Os melhores resultados obtidos foram, a duração de pulso de 810 femtossegundos com largura de banda de 4,09 nm utilizando MoS2 esfoliado micromecanicamente e depositado na face transversal da fibra e pulsos de 200 fs e largura de banda de 20,5 nm depositado na superfície polida da fibra D. Nas amostras na face transversal verificou-se a presença de NPR (Nonlinear Polarization Rotation) ocasionando em um efeito híbrido de NPR com as amostras de MoS2. Resultados de pulsos ultracurtos com MoS2 esfoliado micromecanicamente ainda não foram reportados na literatura.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:38:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Henrique Guimaraes Rosa.pdf: 6486656 bytes, checksum: 6fc9fe7875ed2cceb89c9f5179b9f028 (MD5) Previous issue date: 2015-02-25 / Fundo Mackenzie de Pesquisa / In this thesis, we present results on the fabrication, transfer and characterization of chemical vapor deposition (CVD) graphene and exfoliated graphene over glass and optical fiber substrates, to study optical properties of graphene and its application as a saturable absorber for Erbium-doped fiber laser (EDFL). Monolayer CVD graphene and stacked CVD graphene samples were fabricated and characterized, transferred to the transverse face of optical fibers, and a study on the relation between the optical properties of graphene samples and the properties of ultrashort laser pulses generated in (EDFL) was performed. Furthermore, we have developed a technique for transferring exfoliated nanomaterials which allowed us to transfer exfoliated graphene onto optical fiber s faces and align the graphene flake to the fiber core. With this transfer technique it is possible to fabricate samples with controlled number of graphene layers onto optical fiber faces. As application, we demonstrate ultrashort pulse generation in Erbium-doped fiber laser with exfoliated monolayer graphene samples as saturable absorber. This is the first time that ultrashort laser pulses are generated with a single exfoliated monolayer graphene sample. / Nesta tese, apresentamos resultados sobre a fabricação, transferência e caracterização de grafeno CVD (grafeno fabricado por deposição química de vapor chemical vapour deposition) e de grafeno esfoliado em substratos de vidro e em fibras ópticas, para o estudo das propriedades ópticas do grafeno e sua aplicação como absorvedor saturável em laser à fibra dopada com Érbio (EDFL). Foram fabricadas e caracterizadas amostras de grafeno CVD monocamada e de grafeno CVD empilhado, transferidas para a face transversal de fibras ópticas, e com estas amostras foram feitos estudos sobre a relação entre as propriedades ópticas do grafeno e as propriedades de pulsos ultracurtos gerados em EDFL. Além disto, desenvolvemos uma técnica para a transferência de nanomateriais esfoliados que permitiu a transferência de grafeno esfoliado para fibras ópticas e seu alinhamento com o núcleo da fibra. Com esta técnica de transferência é possível fabricar amostras com controlado número de camadas de grafeno em fibra óptica. Como aplicação, demonstramos a geração de pulsos em EDFL com uma amostra de grafeno esfoliado monocamada como absorvedor saturável. Esta é a primeira vez que pulsos ultracurtos são gerados em lasers à fibra com amostra de grafeno esfoliado de uma única camada sobre a face transversal da fibra óptica.