O trabalho em questão mostra a possibilidade de produção de guias de onda por meio de filme finos de GeO2-PbO codopados com Tm3+/Yb3+, com e sem nanopartículas (NPs) de ouro, a partir da técnica de RF Magnetron Sputtering. Foram usados nos processos de fabricação dos guias de onda do tipo RIB e PEDESTAL, as mesmas técnicas empregadas na fabricação de dispositivos de microeletrônica, tais como, litografia e corrosão por plasma. A influência dos parâmetros dos processos de produção é reportada e a caracterização dos guias foi realizada por diversas técnicas. Dentre elas, destacamos a microscopia eletrônica de varredura (MEV) para a observação do perfil dos guias, as rugosidades de superfície e as espessuras das camadas utilizadas para a confecção dos mesmos. Medidas de transmitância óptica realizadas nos filmes permitiram a determinação do coeficiente de absorção óptica e do índice de refração, de aproximadamente 2,0, além da confirmação das espessuras dos filmes obtidos por Sputtering. Guias do tipo RIB foram descartados por dificuldades enfrentadas durante o processo de fabricação. Medidas ópticas de perdas por propagação, realizadas em guias do tipo PEDESTAL, mostraram que os melhores guias produzidos apresentaram perdas em torno de 5 dB/cm em 633 e 1050 nm, e medidas de perfil de campo próximo, além da simulação dos modos propagados, o comportamento de guiamento multímodo. Ganho óptico em torno de 13,5 dB/cm (em 805 nm) foi obtido em guia com largura de 30 ?m e potência de bombeio estimada de ~75 mW. Guias contendo NPs de ouro foram produzidos por meio de metodologia adequada que permitiu a nucleação das NPs (tamanho médio de 20 nm) e um ganho 22 dB/cm em 805 nm, portanto, duas vezes superior ao mesmo guia sem NPs (30 ?m de largura). Os resultados apresentados demonstram que guias de onda GeO2-PbO codopados com Tm3+/Yb3+, com ou sem NPs metálicas, são promissores para aplicações em dispositivos fotônicos, com a criação de dispositivos amplificadores integrados para operação na 1° janela de telecomunicações. / The work in question shows the possibility of producing waveguides by means of Tm3+/Yb3+ codoped GeO2-PbO thin films, with or without gold nanoparticles (NPs), by using the RF Magnetron Sputtering technique. For the production of RIB and PEDESTAL type waveguides, the techniques employed in the manufacture of microelectronics devices, such as plasma etching and lithography, were employed. The influences of the production process parameters are reported and the waveguides characterization was performed by several techniques. Among them, we highlight the scanning electron microscopy (SEM), which was used to observe the profile of the waveguides, the surface roughness and thickness of the layers used for their production. Measurements of thin films optical transmittance allowed the determination of the optical absorption coefficient and refractive index of approximately 2.0, and also the confirmation of the thin films thicknesses obtained by Sputtering. RIB type waveguides were discarded due to the difficulties during the manufacturing process. Optical measurements of propagation losses, held in the PEDESTAL type guides, showed losses around 5 dB/cm at 633 and 1050 nm, for the best waveguides produced, and near-field profile measurements in addition to the simulation of the propagating modes, showed multimode coupling behavior. Optical internal gain around 13.5 dB/cm (at 805 nm) was obtained in waveguide with 30 µm width at ~75 mW estimated power pumping. Waveguide containing gold NPs were produced using adequate methodology that allowed the NPs nucleation (average size of 20 nm) and 22 dB/cm gain at 805 nm, therefore, twice higher than the value obtained for the same waveguide without NPs (30 ?m width). These results show that Tm3+/Yb3+ codoped GeO2-PbO waveguides, with or without metallic NPs, are promising for applications in photonic devices, with the creation of integrated amplifiers devices for operation in the first telecommunications window.

Neste trabalho foram produzidos Interferômetros Mach-Zehnder (IMZ) a partir de guias de onda do tipo pedestal com filmes finos de Bi₂O₃-WO₃-TeO₂ (BWT) como camada de núcleo para aplicações em sensores ópticos integrados. A influência dos parâmetros e dos materiais utilizados nas etapas de processo foi verificada. Os valores de índice de refração efetivo e coeficiente de absorção em função do comprimento de onda foram obtidos para os filmes finos BWT. Os guias de onda pedestais foram caracterizados por Microscopia Eletrônica de Varredura, medidas de perda por propagação e perfis de campo próximo em 633 nm e 1050 nm. Os valores mínimos obtidos nas perdas por propagação foram de ~1,5 dB/cm em 633 nm e 3,0 dB/cm em 1050 nm. As medidas de perfis de campo próximo mostraram que guias de onda com larguras superiores a 7 m apresentaram comportamento multimodo. Foram obtidos IMZs que apresentaram guiamento de luz por toda a estrutura, com comportamento multimodo. Sensores ópticos de pressão e temperatura foram produzidos. A fabricação de diafragmas através do processo de corrosão úmida do silício é apresentada no sensor de pressão. Sensores ópticos de temperatura foram produzidos com filamentos metálicos. As cavidades ópticas não foram obtidas nesse sensor. A potência de luz na saída dos sensores de temperatura foi medida em função da diferença de potencial aplicada no filamento metálico. Os resultados apresentados mostram que guias de onda do tipo pedestal produzidos com núcleo de BWT são promissores para aplicações em sensores ópticos integrados. / In this work Mach-Zehnder Interferometers (MZI) were produced from the pedestal-type waveguides with Bi₂O₃-WO₃-TeO₂ (BWT) thin films as the core layer for applications in integrated optical sensors. The influence of the parameters and materials used in the process steps was verified. The values of the effective refractive index and absorption coefficient as a function of wavelength were obtained for the BWT thin films. The pedestal waveguides were characterized by Scanning Electron Microscopy, by propagation loss measurements and near-field profiles at 633 nm and 1050 nm. The minimum values obtained by propagation losses were ~ 1.5 dB/cm at 633 nm and 3.0 dB/cm at 1050 nm. The measures of near-field profiles showed that waveguides with widths larger than 7 m presented multimode behavior. The MZIs obtained presented guiding light through the structure, with multimode behavior. Optical pressure sensors and temperature sensors were produced. The production of diaphragms using the wet etching process of silicon is presented on the pressure sensor. Optical temperature sensors were made with metallic filaments. Optical cavities were not obtained in this sensor. The light power in the output of the temperature sensors was measured as the voltage applied to the metal filament. The results show that the waveguides produced with pedestal-type and BWT thin films as core layer are promising for applications in integrated optical sensors.

O presente trabalho tem como objetivo estudar a produção e caracterização de filmes finos do tipo GeO2-PbO (GP) produzidos por sputtering-RF com e sem nanopartículas (INPS) metálicas e codopados com íons de Er³+/Yb³+ para a produção de amplificadores ópticos. A incorporação dos íons de terras-raras (TR) foi verificada a partir dos espectros de emissão. Estudos relacionados ao tempo de decaimento radiativo do Er³+ também foram conduzidos. A susceptibilidade óptica não-linear de terceira ordem é reportada em 532 e 800nm. Os valores de índice de refração e absorção não-linear na presença de NPs metálicas é mais do que uma ordem de grandeza superior aos mesmos filmes sem as NPs metálicas. A produção de guias de onda do tipo rib e do tipo pedestal baseados nos filmes GP foi realizada a partir de litografia óptica seguida por processo de corrosão por plasma. A influência dos parâmetros dos processos usados em função das características dos guias também é reportada. Os guias ópticos foram caracterizados por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia de Força Atômica (AFM) e por medidas de perdas de propagação e ganho óptico. As perdas por propagação mínimas observadas foram de ~1,0dB/cm nos guias rib e de ~1,5dB/cm para os guias pedestal em 1050 nm. O ganho óptico nos guias de onda amplificadores codopados com Er³+/Yb³+ também foram obtidos. Ganhos de até 3,0dB/cm em 1530nm, sob bombeamento em 980nm foi obtido para os guias rib e de 4,0dB/cm para os guias tipo pedestal. A influência de um filme nanoestruturado de ouro depositado sobre os guias de onda foi avaliada. Aumentos na luminescência dos íons de Er³+, sob bombeamento em 980nm, de 260% na região do visível e de ~30% na região do infravermelho foram observados. O ganho óptico apresentado pelos guias rib também sofreu um aumento máximo de ~100% na presença de NPs metálicas. Guias de onda fabricados a partir da escrita por laser de femtosegundos também são estudadas em um vidro de GeO2-PbO-Ga2O3 dopadas com Er2O3. A mudança permanente do índice de refração foi obtida após o processo de escrita e guias de onda foram obtidas sob diferentes energias de pulso do laser e velocidades de varredura. O valor mínimo de perda por propagação foi de 4,8dB/cm em 1535nm. O valor de ganho óptico máximo apresentado foi de 2,7 dB/cm em 1535nm. Os resultados apresentados demonstram que guias de onda baseadas em germanatos, com ou sem NPs metálicas, são promissoras para aplicações em dispositivos fotônicos. / This work aims to study the production and characterization of GeO2-PbO (GP) thin films produced by RF-sputtering with and without metallic nanoparticles (NPs) and codoped with Er³+/Yb³+ ions for the production of optical amplifiers. The incorporation of the rare-earth ions was verified from the emission spectra. Studies related to the Er³+ radiative decay time were also performed. The third order optical nonlinear susceptibility at 532 and 800nm is reported. The nonlinear refractive index and absorption values in the presence of metallic NPs is more than one order of magnitude higher than in the films without metallic NPs. Rib and pedestal waveguides were obtained from GP thin films with optical lithography followed by reactive ion etching process. The influence of the process parameters on the waveguides characteristics is also reported. Waveguides were characterized with Scanning Electron Microscope, Atomic Force Microscope and by propagation loss and optical gain measurements. Minimum observed losses were ~1.0dB/cm for rib waveguides and ~1.5dB/cm for pedestal waveguides. Optical gain in the codoped Er³+/Yb³+ waveguide amplifiers was also obtained. The maximum optical gain in 1530nm, under 980nm pumping was 3.0dB/cm for rib waveguides and 4.0dB/cm for pedestal waveguides. The influence of a nanostructured gold thin film deposited over the waveguides was evaluated. Er³+ ions luminescence enhancement of 260% in the visible region and ~30% in the infrared region was observed, under 980 nm pumping. Optical gain was also ~100% higher in rib waveguides in the presence of gold thin film. Waveguides fabricated from direct fs laser writing are also studied, in an Er2O3 doped GeO2-PbO-Ga2O3 glass. Permanent refractive index change was obtained and waveguides were formed under different laser pulse energies and scan velocities. The minimum value of propagation loss was 4.8dB/cm at 1535nm. The sample showed a maximum optical amplification of 2.7dB/cm at 1535nm. The present results demonstrate that germanate waveguides, with or without metallic NPs are promising for applications in photonic devices.

No presente trabalho foram realizadas a síntese e caracterizações estruturais, ópticas e espectroscópicas de materiais nanocompósitos na forma de guias de onda planares e pós de (100-x)SiO2-xNb2O5 dopados com íons lantanídeos pelo método sol-gel, para aplicação em Fotônica. Foi observada separação de fase controlada e cristalização, com distribuição e tamanho de partículas, bem como a fase cristalina de Nb2O5 formada, dependentes da composição (%Nb) e temperatura de tratamento térmico. Caracterizações estruturais revelaram a formação de duas fases cristalinas de Nb2O5, ortorrômbica (fase T) e monoclínica (fase M), com distribuição de tamanhos de nanopartículas da ordem de 7 a 30 nm. Essas duas fases cristalinas apresentaram-se na forma de nanocristais dispersos em uma matriz amorfa, formando sistemas nanocompósitos transparentes. A formação dessas diferentes fases cristalinas influenciou diretamente nas propriedades luminescentes dos materiais que apresentaram uma intensa emissão na região do Infravermelho próximo (com máximo de emissão em 1530 nm) sob excitação em 980 nm, com valores de largura de banda variando de 48 a 84 nm. A dependência dos espectros de emissão (largura inomogênea e componentes Stark), valores de largura de banda e tempos de vida do estado excitado 4I13/2 em relação às diferentes fases cristalinas de Nb2O5 formadas, permitiram a conclusão de que os íons Er3+ estão ocupando preferencialmente ambientes de baixa energia de fônon à base de Nb2O5. Estudos espectroscópicos dos nanocompósitos dopados com íons Eu3+ possibilitaram maiores evidências da ocupação dos íons lantanídeos em diferentes sítios de simetria no Nb2O5. A co-dopagem dos nanocompósitos com íons Er3+ e Yb3+ permitiu uma intensificação na emissão na região do Infravermelho próximo, correspondente à transição 4I13/24I15/2, decorrente da maior seção de choque dos íons Yb3+ em 980 nm e um processo eficiente de transferência de energia entre os íons Yb3+ e os íons Er3+ distribuídos nas matrizes estudadas. Essa transferência de energia eficiente intensificou também as emissões tanto na região do verde como do vermelho, decorrente de processos de conversão ascendente. Um estudo detalhado da dinâmica do processo de conversão ascendente foi realizado para os pós e guias de onda. No presente trabalho também foram obtidos guias de onda planares (100-x)SiO2-xNb2O5 dopados com íons Er3+ e co-dopados com íons Er3+ e Yb3+, com excelentes propriedades estruturais, morfológicas, ópticas e espectroscópicas para aplicação como amplificadores ópticos, tais como, superfícies livres de trinca, distribuição uniforme dos valores de índice de refração através da superfície e em função da profundidade, baixa rugosidade, alta porcentagem de confinamento da luz, uma excelente transparência das matrizes no visível e infravermelho próximo, bem como emissão em região usada para transmissão de sinal óptico em telecomunicações. Os guias de onda apresentaram intensas emissões tanto na região do Infravermelho próximo quanto no visível, decorrente de processos de conversão ascendente, apresentando ainda uma interessante variação das cores verde e vermelha, dependendo-se da potência de excitação utilizada e da proporção em mol (%) de Nb adicionada. Após a constatação dos excelentes resultados obtidos nos guias dopados com íons Er3+ e Yb3+, foram preparados nanocompósitos co-dopados com Tm3+ e Yb3+ na forma de pós e guias de onda planares, que apresentaram uma largura de banda de 120 nm na região do infravermelho próximo (com máximo de emissão em 1650 nm) e emissões na região do azul (475 nm) e no infravermelho (785 nm), decorrentes de processos de conversão ascendente. Por fim, foi realizada inscrição bem sucedida de canais nos guias de onda planares utilizando um laser de Ti:safira de femtosegundos. Em suma, os materiais nanocompósitos (100-x)SiO2-xNb2O5 apresentam um grande potencial de aplicação, especialmente em fotônica como amplificadores ópticos (EDWA) em telecomunicações, em circuitos fotônicos, lasers na região do visível (explorando conversão ascendente de energia), marcadores ópticos, dependendo fundamentalmente dos íons lantanídeos utilizados na dopagem. No caso especifico de amplificadores ópticos para telecomunicações, pôde-se concluir que as propriedades mais adequadas foram observadas nos materiais nanocompósitos (100-x)SiO2-xNb2O5 guias de onda planares contendo as proporções 80Si-20Nb e 70Si-30Nb tratados termicamente a 900oC co-dopados com íons Er3+/Yb3+ e Tm3+/Yb3+ / In the present work are reported the synthesis and structural, optical and spectroscopic characterizations of lanthanide doped (100-x)SiO2-xNb2O5 nanocomposites materials as planar waveguides and powders prepared by the sol gel method for photonic applications. The controlled phase separation and crystallization observed, as well as the particle size and distribution depended on the composition (%Nb) and the annealing temperature. The structural characterization revealed the formation of two Nb2O5 crystalline phases, orthorhombic (T-phase) and monoclinic (M-phase), with nanoparticle size distribution from 7 to 30 nm. The two crystalline phases were observed as nanocrystals dispersed in an amorphous matrix, constituting transparent nanocomposite systems. The formation of the different crystalline phases affected directly the materials luminescent properties which showed an intense near infrared emission (with maximum peak at 1530 nm) under 980 nm excitation, with bandwidth values from 48 to 84 nm. The dependence of emission spectra (inhomogeneous broadening and Stark components), the bandwidth values and the 4I13/2 excited state lifetimes dependence upon the different Nb2O5 crystalline phases formation, led to the Er3+ ions preferential occupation on low phonon energy, Nb2O5-rich environment. Spectroscopic studies with Eu3+-doped nanocomposites provided additional evidences of the lanthanide occupation of different symmetry sites on the Nb2O5-rich environment. The nanocomposites co-doping with Er3+ and Yb3+ ions allowed intensification on the near infrared emission, corresponding to the 4I13/24I15/2 transition, which resulted from the higher cross section of Yb3+ ions at 980 nm and an efficient energy transfer process between the Yb3+ ions and the Er3+ ions. This efficient energy transfer process also intensified the emissions both in green and red range, deriving from upconversion processes. A detailed study on the upconversion processes was made for nanocomposites and waveguides. In the present work, Er3+-doped and Er3+ and Yb3+ co-doped planar waveguides (100-x)SiO2-xNb2O5 with excellent optical, morphological and spectroscopic properties were also obtained, such as, crack free surfaces, a uniform refractive index profile across the surface and the thickness, low rugosity, high light confinement, low optical losses, and an excellent infrared and visible range matrix transparency, as well as emission used on optical telecommunication transmission. The waveguides showed emission both on near infrared and visible range, resulting from upconversion processes, showing an interesting color tuning phenomena in the green and red ranges, dependent on the excitation power and Nb content (mol%). After the excellent results verified with Er3+ and Yb3+, Tm3+ and Yb3+ co-doped nanocomposites and planar waveguides were prepared, which showed a bandwidth of 120 nm in the infrared range (with maximum peak at 1650 nm) and blue (475 nm) and near infrared (785 nm) emissions deriving from upconversion processes. Finally, channel writing using a femtosecond Ti:sapphire laser was successfully performed on the planar waveguides. Therefore, the (100-x)SiO2-xNb2O5 nanocomposite materials have shown great potential application, especially in photonic, such as, optical amplifiers (EDWA), photonic circuits, visible range lasers (exploring upconversion processes), and optical markers, depending on the lanthanide doping. In the specific case of optical amplifiers for telecommunication application, it could be concluded that the most adequate properties were observed on the ions Er3+/Yb3+ and Tm3+/Yb3+ co-doped (100-x)SiO2-xNb2O5 nanocomposites at 80Si-20Nb and 70Si-30Nb ratios, annealed at 900°C

Made available in DSpace on 2016-04-28T18:23:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese.pdf: 897004 bytes, checksum: 01569f30a7a9bd0feb6b20e5db201c73 (MD5) Previous issue date: 2005-05-05 / This research, part of the DIRECT Project (LAEL/PUC-SP), aims at analyzing the characteristics of city tour and museum guides in two different sociocultural contexts: Brazil and Spain. In this way, it investigates the cultural context and the situational context of the corpora of this study. The theory focuses on Systemic Functional Grammar (Halliday, 1994). Although this grammar offers various elements that could also reveal characteristics in the discourse of these professionals, Theme was chosen because it makes possible the study of the organization of the message, the point of departure the speaker selects for grounding what he is going to say (Halliday (1994: 34). Besides, it is possible to compare how two different languages and cultures organize their message. This research has three goals: (1) to identify similarities and differences in the discourse of city tour and museum guides; (2) to identify similarities and differences in the discourse of Brazilian and Spanish city tour and museum guides; (3) to establish if there is one or two genres according to the general structure of the discourses and to Thematic options. Thus, this study is composed of 04 corpora: one of visits to two Brazilian museums; one of visits to two Spanish museums; one of two city tours in Brazil; one of two city tours in Spain. The visits were recorded in cassette tapes and transcribed. The theory about genre follows the ideas of Hasan (1989), Swales (1990), Bathia (1993), Fries (1995), Eggins & Martin (1997) and Ramm (2000). The Theme was studied through the ideas of Halliday (1994), Eggins (1994), Berry (1995), Thompson (1996), Barbara & Gouveia (2001) and Gouveia & Barbara (2001). Results show that city tour and museum guides organize their discourse in a very similar way and that there are some idiosyncratic differences, what is expected as the study deals with two sociocultural contexts / Esta pesquisa, parte do Projeto DIRECT (LAEL/PUC-SP), tem o objetivo de analisar as características do discurso de guias de turismo e monitores de museus em dois contextos sócio-culturais diferentes: Brasil e Espanha. Investiga-se, portanto, o contexto de cultura e o contexto de situação que envolvem os corpora aqui tratados. A base teórica do trabalho está na Gramática Sistêmico-Funcional (Halliday, 1994). Embora esta gramática ofereça vários elementos que também poderiam ressaltar características no discurso dos guias e monitores, escolheu-se o Tema por permitir que se estude a organização da mensagem, o ponto de partida que o produtor do texto, aqui o guia e o monitor, seleciona para embasar o que vai dizer. Além disso, é possível fazer uma comparação na forma como essa organização do discurso é feita em duas línguas e culturas diversas. A análise tem três objetivos: (1) identificar as semelhanças e diferenças do discurso de guias de turismo e monitores de museus; (2) identificar as semelhanças e diferenças do discurso de guias e monitores brasileiros e espanhóis; (3) estabelecer, através da análise da estrutura geral dos discursos e das escolhas Temáticas, se há um ou dois gêneros. Para tanto, a pesquisa está composta por 04 corpora: um de visitas realizadas a dois museus brasileiros; um de visitas realizadas a dois museus espanhóis; um de dois city tours realizados no Brasil; um de dois city tours realizados na Espanha. A coleta dos dados foi feita através de gravação das visitas em fita cassete e sua posterior transcrição. A teoria sobre gênero segue as idéias de Hasan (1989), Swales (1990), Bathia (1993), Fries (1995), Eggins & Martin (1997) e Ramm (2000), e a de Tema, Halliday (1994), Eggins (1994), Berry (1995), Thompson (1996), Barbara e Gouveia (2001) e Gouveia e Barbara (2001). Os resultados da pesquisa mostram que os guias e monitores organizam seu discurso de forma muito semelhante e que as diferenças entre o Brasil e a Espanha são poucas e idiossincráticas, já que são contextos sócio-culturais e línguas diferentes

Nesta tese são investigados dois subproblemas básicos envolvidos na aplicação de robôs móveis: guiamento e controle. No caso do guiamento, ênfase é dada aos sistemas baseados em visão, e são abordados dois procedimentos distintos: a) um baseado na detecção de guias, e b) outro baseado na técnica de fluxo óptico, que relaciona as velocidades aparentes entre cena e observador. No procedimento baseado em detecção de guias proposto nesta tese, as guias são modeladas por um polinômio de segunda ordem, cujos parâmetros são atualizados por um algoritmo recursivo, o filtro de Kalman na forma de informação (KIF). Tal procedimento requer menor intervenção humana que aquela exigida em Schneiderman & Nashman, e necessita menos informação inicial para extração de características e detecção de guias. Testes com imagens reais, tanto internas quanto externas, e em presença de situações desfavoráveis como baixa luminosidade, indicam que o procedimento exibe bom desempenho e robustez em condições de testes similares a Schneiderman & Nashman. Um procedimento alternativo para guiamento baseado em fluxo óptico é também implementado objetivando comparar custo computacional, hipóteses necessárias e restrições de uso. Os resultados apresentados para ambos os procedimentos não consideram a interação com a malha de controle e guiamento do robô. No que se refere ao controle, são investigadas leis visando a implementação, ou seja, leis que gerem sinais suaves e respeitem os limites de hardware do robô. Utilizam-se estratégias de controle empregando redes neurais artificiais (RNA's) para o modelo dinâmico completo do robô móvel. As leis de controle são sintonizadas para possibilitar uma partida suave, em trajetórias retilíneas ou do tipo circuito fechado, desenvolvendo um movimento uniformemente acelerado a partir do repouso até atingir sua velocidade nominal. Tem-se assim uma contribuição em relação a Fierro, Lewis e Sousa, onde não há qualquer preocupação em relação aos aspectos práticos de implementação. Resultados de simulação utilizando os parâmetros de um robô real, Magellan (Trademarket), sugerem o bom desempenho das estratégias investigadas, nas mesmas condições de testes de Fierro, Lewis e Sousa.

Neste trabalho foi um modelo teórico para o cálculo de propagação de feixes de lasers através de guias de ondas planares. A aproximação para descrever a propagação do feixe é a teoria escalar de difração em uma dimensão, tanto dentro quanto fora do guia. Para o cálculo de propagação dentro do guia foi proposto um procedimento para levar em contas as múltiplas reflexões nas paredes, descritos neste trabalho, que foi chamado de Método do Origami. Para resolver as integrais de propagação foram utilizadas transformadas rápidas de Fourier (FFT) resolvidas usando o utilitário MathCAD 2001. O Método foi testado comparando previsões do Método do Origami com modelos consagrados na literatura para situações conhecidas, a saber, a propagação de modos normais de guias planares e o auto-imageamento em guias planares. O resultados previstos pelo Método do Origami estão de acordo com resultados encontrados na literatura, o que do nosso ponto de vista, valida o método. Finalmente foram sugeridas duas aplicações para o nosso Método do Origami: primeiro é o cálculo de conformadores planares de feixes e o segundo o cálculo de modos de cavidades híbrida para lasers do tipo "slab".

Submitted by Carmen Torres (carmensct@globo.com) on 2018-02-09T18:21:43Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstudoFibrasPorosas.pdf: 5292185 bytes, checksum: 839284d019ccb3fc25cdc461fcc70692 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-02-20T18:48:02Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstudoFibrasPorosas.pdf: 5292185 bytes, checksum: 839284d019ccb3fc25cdc461fcc70692 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-20T18:48:02Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstudoFibrasPorosas.pdf: 5292185 bytes, checksum: 839284d019ccb3fc25cdc461fcc70692 (MD5) Previous issue date: 2017-09-08 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O guiamento de ondas THz tem se mostrado de grande importância na melhoria da performance das configurações de espectroscopia, imagem e sensoriamento. Um dos maiores desafios na concepção dessas estruturas é a mitigação das altas perdas apresentadas pelo meio dielétrico na faixa espectral THz (0.1 até 10 THz). Este trabalho realiza a modelagem numérica de fibras porosas com inclusões de ouro para guiamento em THz. O design dessas interfaces metal-dielétricas é capaz de confinar as ondas THz nas regiões de ar da fibra porosa através da excitação de plasmons de superfície, modos que resultam da interação ressonante entre a radiação eletromagnética incidente e a oscilação coletiva de elétrons livres na superfície metálica. É evidenciado que a partir de um projeto adequado da camada de ouro, as perdas efetivas podem ser reduzidas e uma dispersão cromática zero pode ser alcançada como resultado do acoplamento entre os modos da fibra e os plasmons de superfície. / The guidance of THz waves has been found of great importance to improve the performance of spectroscopy, imaging and sensing setups. One of the major challenges in designing such structures is the mitigation of the high losses presented by dielectric media in the THz spectral range (0.1 up to 10 THz). This work performs an analytical and numerical modeling of porous fibers with gold inclusions for THz guidance. The design of these metal-dieletric interface is capable to confine THz waves in the air region of the porous fiber, through the excitation of surface plasmons, modes that result from the resonant interaction between the incident electromagnetic radiation and the collective oscillation of free electrons on the metal surface. It is shown that from a suitable design of the gold layer, the effective losses can be reduced and a zero chromatic dispersion can be achieved as result of the coupling between the fiber modes and the surfasse plasmons.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-03-21T18:10:49Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_MetodoRigorosoDiferencas.pdf: 3746532 bytes, checksum: 065c4136c683a2891a8a934d72c4f2b6 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-03-22T18:26:52Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_MetodoRigorosoDiferencas.pdf: 3746532 bytes, checksum: 065c4136c683a2891a8a934d72c4f2b6 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-22T18:26:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_MetodoRigorosoDiferencas.pdf: 3746532 bytes, checksum: 065c4136c683a2891a8a934d72c4f2b6 (MD5) Previous issue date: 1992-07-13 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Uma formulação rigorosa, geral e versátil, das diferenças finitas para a análise das características de propagação de estruturas onde o elemento básico constitutivo é o guia de onda dielétrico, é apresentada. Nesta formulação, o método das diferenças finitas é usado na solução numérica da equação de onda escalar, escrita em termos das componentes transversais do campo magnético. Como resultado, um problema de autovalores convencional é obtido sem a presença de modos espúrios (observada em formulações anteriores), devido à inclusão implícita do divergente do campo magnético igual a zero. A formulação foi desenvolvida para incluir dielétricos anisotrópicos biaxiais, com perfil de índice de refração variando arbitrariamente na seção transversal do guia. As características de dispersão, para estruturas envolvendo o guia de onda dielétrico isolado e acoplado a outro(s), são calculadas. O desenvolvimento teórico, assim obtido, foi usado para resolver problemas particulares, e os resultados têm mostrado boa concordância com aqueles obtidos usando-se outros métodos. Resultados foram obtidos para uma variedade de estruturas de guiamento de ondas, de grande interesse, particularmente para o desenvolvimento de óptica integrada. / A rigorous, general and versatil finite-difference formulation for the analysis of the propagation characteristics in structures, having the dielectric waveguide as the basic element, is presented here. In this formulation, the finite-diff erence method is used in the numerical solution of the scalar wave equation, written in terms of the transverse components of the magnetic field. As a result, a conventional eigenvalue problem is obtained without the presence of spurious modes (present in previous formulations), due to the implicit inclusion of the divergence of the magnetic field equal to zero. The general case of biaxial anisotropic dielectrics is considered, with the refractive index profile varying arbitrarily in the waveguide cross section. Dispersion characteristics for isolated and parallel coupled dielectric waveguides are calculated. The theoretical development was then used to solve particular problems and the results agree with those available from other methods. Results were obtained for a variety of guiding wave structures, of much interest, particularly for the development of integrated optics.

O presente trabalho tem como objetivo estudar a produção e caracterização de filmes finos do tipo GeO2-PbO (GP) produzidos por sputtering-RF com e sem nanopartículas (INPS) metálicas e codopados com íons de Er³+/Yb³+ para a produção de amplificadores ópticos. A incorporação dos íons de terras-raras (TR) foi verificada a partir dos espectros de emissão. Estudos relacionados ao tempo de decaimento radiativo do Er³+ também foram conduzidos. A susceptibilidade óptica não-linear de terceira ordem é reportada em 532 e 800nm. Os valores de índice de refração e absorção não-linear na presença de NPs metálicas é mais do que uma ordem de grandeza superior aos mesmos filmes sem as NPs metálicas. A produção de guias de onda do tipo rib e do tipo pedestal baseados nos filmes GP foi realizada a partir de litografia óptica seguida por processo de corrosão por plasma. A influência dos parâmetros dos processos usados em função das características dos guias também é reportada. Os guias ópticos foram caracterizados por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia de Força Atômica (AFM) e por medidas de perdas de propagação e ganho óptico. As perdas por propagação mínimas observadas foram de ~1,0dB/cm nos guias rib e de ~1,5dB/cm para os guias pedestal em 1050 nm. O ganho óptico nos guias de onda amplificadores codopados com Er³+/Yb³+ também foram obtidos. Ganhos de até 3,0dB/cm em 1530nm, sob bombeamento em 980nm foi obtido para os guias rib e de 4,0dB/cm para os guias tipo pedestal. A influência de um filme nanoestruturado de ouro depositado sobre os guias de onda foi avaliada. Aumentos na luminescência dos íons de Er³+, sob bombeamento em 980nm, de 260% na região do visível e de ~30% na região do infravermelho foram observados. O ganho óptico apresentado pelos guias rib também sofreu um aumento máximo de ~100% na presença de NPs metálicas. Guias de onda fabricados a partir da escrita por laser de femtosegundos também são estudadas em um vidro de GeO2-PbO-Ga2O3 dopadas com Er2O3. A mudança permanente do índice de refração foi obtida após o processo de escrita e guias de onda foram obtidas sob diferentes energias de pulso do laser e velocidades de varredura. O valor mínimo de perda por propagação foi de 4,8dB/cm em 1535nm. O valor de ganho óptico máximo apresentado foi de 2,7 dB/cm em 1535nm. Os resultados apresentados demonstram que guias de onda baseadas em germanatos, com ou sem NPs metálicas, são promissoras para aplicações em dispositivos fotônicos. / This work aims to study the production and characterization of GeO2-PbO (GP) thin films produced by RF-sputtering with and without metallic nanoparticles (NPs) and codoped with Er³+/Yb³+ ions for the production of optical amplifiers. The incorporation of the rare-earth ions was verified from the emission spectra. Studies related to the Er³+ radiative decay time were also performed. The third order optical nonlinear susceptibility at 532 and 800nm is reported. The nonlinear refractive index and absorption values in the presence of metallic NPs is more than one order of magnitude higher than in the films without metallic NPs. Rib and pedestal waveguides were obtained from GP thin films with optical lithography followed by reactive ion etching process. The influence of the process parameters on the waveguides characteristics is also reported. Waveguides were characterized with Scanning Electron Microscope, Atomic Force Microscope and by propagation loss and optical gain measurements. Minimum observed losses were ~1.0dB/cm for rib waveguides and ~1.5dB/cm for pedestal waveguides. Optical gain in the codoped Er³+/Yb³+ waveguide amplifiers was also obtained. The maximum optical gain in 1530nm, under 980nm pumping was 3.0dB/cm for rib waveguides and 4.0dB/cm for pedestal waveguides. The influence of a nanostructured gold thin film deposited over the waveguides was evaluated. Er³+ ions luminescence enhancement of 260% in the visible region and ~30% in the infrared region was observed, under 980 nm pumping. Optical gain was also ~100% higher in rib waveguides in the presence of gold thin film. Waveguides fabricated from direct fs laser writing are also studied, in an Er2O3 doped GeO2-PbO-Ga2O3 glass. Permanent refractive index change was obtained and waveguides were formed under different laser pulse energies and scan velocities. The minimum value of propagation loss was 4.8dB/cm at 1535nm. The sample showed a maximum optical amplification of 2.7dB/cm at 1535nm. The present results demonstrate that germanate waveguides, with or without metallic NPs are promising for applications in photonic devices.