Orientador: Flavio Caldas da Cruz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-14T07:51:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NunezPortela_Mayerlin_M.pdf: 5161095 bytes, checksum: e6a7c2d2eb88d6f484ae5211642dbec1 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Os relógios atômicos são usados na atualidade em um grande número de aplicações científicas e tecnológicas que vão desde experimentos de relatividade e determinação de constantes fundamentais, até sistema de navegação (GPS) e telecomunicações. A proxima geração de relógios atômicos de alta precisão estará baseada em transições ópticas de átomos frios. Neste trabalho foi desenvolvido um laser de estado sólido de Nd:YLF bombeado por um laser de diodo e duplicado em frequência em 657 nm. Este sistema é proposto como oscilador local em um relógio atômico óptico baseado em átomos de cálcio. Comparado com os lasers de diodo, este apresenta uma potência maior no vermelho, um ruído de frequência e amplitude menores e a possibilidade de transferência remota usando obras ópticas no comprimento de onda fundamental de 1314 nm. Duplicação em frequência intra-cavidade é feita usando um cristal de BiBO, com superfícies anti-refletoras, e com um casamento de fase crítico tipo I à temperatura ambiente. Uma potência de 270 mW na saída do vermelho foi obtida para uma potência de bombeamento de 11.6 W. / Abstract: Atomic clocks are used today in a number of scientific and technological applications, ranging from tests of relativity, or variations of fundamental constants, to the use in navigation and telecommunication. The next generation of such high precision devices will be based on optical transitions of suitable laser cooled and trapped atoms. In this work we describe a frequency-doubled, diode-pumped solid-state Nd:YLF ring laser emitting at 657 nm, proposed as a local oscillator in an optical atomic clock based on laser cooled and trapped calcium atoms. Compared to diode lasers, its main advantages include higher power, less intrinsic frequency noise, and the possibility of remote transfer in optical fibers using the fundamental light at 1314 nm. Frequency doubling is performed inside the cavity using a 10 mm long AR-coated BiBO crystal, under type I, critical phase-matching at room temperature. Red output power of 270 mW was achieved for 11.6 W of pumping power. / Mestrado / Física Atômica e Molecular / Mestre em Física

Orientador: Edmundo Capelas de Oliveira / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-11T17:01:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rosendo_DaniloCastro_M.pdf: 1231397 bytes, checksum: 33e1a80ea06fa615b7b7aec7917bbbe2 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Neste trabalho abordamos um estudo da equação diferencial ordinária, linear, homogênea de segunda ordem com três singularidades regulares, incluindo uma no infinito de onde obtivemos a equação hipergeométrica e, através do método de Frobenius, introduzimos a função hipergeométrica com singularidade na origem. Por um conveniente processo de limite na equação hipergeométrica obtivemos a equação hipergeométrica confluente, bem como a função hipergeométrica confluente. Apresentamos a função de Mittag-Le²er como uma generalização da função exponencial e suas relações com outras funções, em especial com a função hipergeométrica confluente. Abordamos o conceito de integral e derivada de ordens fracionárias de algumas funções conhecidas. Através da metodologia da transformada de Laplace discutimos uma equação diferencial fracionária com coeficientes constantes de onde emergem as funções de Mittag-Leffler. Por fim, definimos as equações diferenciais fracionárias e, como aplicação, efetuamos um estudo sistemático do oscilador harmônico fracionário. / Abstract: This work presents an introductory study of a second order, linear and homogeneous, ordinary differential equation with three singular regular points, including a singularity at the infinity. We obtain the hypergeometric equation and, by means of the Frobenius method, we introduce the hypergeometric function which is regular at the origin. By a convenient limit process we obtain the confluent hypergeometric equation which has the confluent hypergeometric function as a regular solution at the origin. We introduce the Mittag-Leffler function as a generalization of the exponential function and present a relation with the confluent hypergeometric function. Finally, we present the so-called fractional ordinary differential equation and as an application we discuss the fractional harmonic oscillator / Mestrado / Mestre em Matemática

Orientadores: Konradin Metze, Carlos Lenz Cesar / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-21T10:46:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira-Damiani_Gislaine_D.pdf: 4044155 bytes, checksum: 7a862a3866981d1827845318ce37b121 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A hipertensão arterial sistêmica (HAS) bem como o envelhecimento provoca mudanças na estrutura dos grandes vasos sanguíneos - aorta e seus ramos - propiciando o desenvolvimento de processos degenerativos que são a causa de diversas doenças. O uso de ferramentas fotônicas na aquisição de imagens, associado a recursos matemáticos para a interpretação delas representa um avanço para as análises histopatológicas, pois permitem a visualização e compreensão de pequenas estruturas que antes eram impossíveis de serem observadas. O objetivo desse trabalho foi associar estas duas tecnologias (ferramentas fotônicas e recursos matemáticos) e com isso criar uma metodologia para a análise simultânea de fibras elásticas e colágenas na aorta. Para tanto utilizamos aorta ascendente de 72 pacientes, sendo 22 normotensos, 38 portadores de HAS e 12 aortas de dissecção. As lâminas coradas com hematoxilina eosina foram examinadas no microscópio multifoton, com dois fótons: laser de argônio para fluorescência da eosina, corante de fibras elásticas e Ti:safira para SHG, sinal gerado por moléculas de colágeno. A distribuição e organização das fibras elásticas e colágenas foram analisadas pelas seguintes variáveis: morfometria geométrica, derivadas da matriz de co-ocorrência de Haralick, Transformada de Fourier e fluorescência ótica integrada. Usando estes descritores da textura associados a fractais, observamos que a geração do SHG é dependente não só da presença do colágeno como também do arranjo destas fibras. Observamos ainda que em indivíduos normotensos, quando comparados aos portadores de HAS, ocorre uma diminuição na distribuição do sinal SHG ao longo da espessura da camada média partindo da íntima em sentido à adventícia. Dessa maneira concluímos que os maiores distúrbios das fibras elásticas, nos indivíduos normais ocorrem na transição do terço interno para o médio, enquanto que nos portadores de HAS eles estão distribuídos em toda a espessura da aorta. Além disso, estes estudos nos permitiram verificar que a dissecção da aorta ocorre entre dois reforços de colágeno, uma vez que este fenômeno foi constatado entre dois picos de SHG / Abstract: The arterial hypertension as well as aging induces changes in the structure of large blood vessels - aorta and its branches - leading to development of degenerative processes which are the cause of many diseases. The use of photonics tools for image acquisition, associated to mathematical resources for interpretation of them represents an advance in histopathological analysis, because it allows the visualization and understanding of small structures that were impossible to be observed before. The main objective of this study was to associate both technologies (photonics tool and mathematical resources) to create a new methodology to evaluate, simultaneously, elastic and collagen fibers in aorta. For this we've used autopsies of ascending aortas from 72 patients, being 22 samples from normotensives individuals, 38 from HAS patients and 12 aortas from dissection. HE-stained paraffin sections from ascending aortas were analyzed by multifoton microscopy, with 2 types of photons: Two-photon excited fluorescence (TPEF) for elastin and Ti:safira for SHG to analyze collagen fibers. The distribution and organization of elastic and collagen fibers were analyzed by the following variables: geometric morphometric, derived from the co-occurrence matrix of Haralick, Fourier Transform and Fluorescence optics integrated. Using these texture descriptors associated to analysis of fractals, we've observed that SHG generation is not only dependent on the presence of collagen but on the arrangement of these fibers as well. We also observed that in normotensives individuals, if compared to HAS patients, occurs a decrease in the SHG intensity along the medial thickness from intimate in direction to adventitia. Thus we conclude that the major disorders of elastic fibers in normal subjects occur in the transition from the third layer to the middle, while in HAS individuals these disorders are distributed throughout the thickness of the aorta. Furthermore, this study has allowed us to verify that the aortic dissection has occurred between two peaks of SHG, since this phenomenon was observed between two ribs collagen / Doutorado / Biologia Estrutural, Celular, Molecular e do Desenvolvimento / Doutora em Fisiopatologia Médica

Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma metodologia de monitoramento a partir da alocação de medidores voltada para a estimação de estado harmônico trifásica em sistemas de distribuição de energia elétrica desequilibrados. O algoritmo de estimação de estado harmônico desenvolvido tem como entrada os fasores de tensão e de corrente em pontos pré-definidos de medição sobre os alimentadores em análise. Para a alocação dos medidores, verificou-se a necessidade de a mesma ser realizada e direcionada para este problema, e um algoritmo de otimização em específico foi desenvolvido utilizando algoritmos genéticos. Para a estimação de estado harmônico, a técnica de Decomposição em Valores Singulares foi utilizada, por ser adequada a sistemas não completamente observáveis. Em relação às simulações, cargas não lineares (ou perturbadoras) foram conectadas ao longo dos alimentadores testes do IEEE de 13, 34 e 37 barras, considerando configuração trifásica assimétrica para as linhas e cargas desbalanceadas. Todas as simulações computacionais foram realizadas dispondo do programa DIgSILENT PowerFactory. Os resultados satisfatórios encontrados denotam que o desempenho do estimador desenvolvido é dependente dos pontos de medição pré-definidos a partir da alocação dos medidores realizada. Pela metodologia implementada e aplicada, o algoritmo de estimação de estado harmônico veio a corretamente calcular todas as variáveis de estado e, consequentemente, os sistemas testes em análise tornaram-se completamente observáveis para todas as fases e ordens harmônicas caracterizadas. / This research aims for the development of a monitoring methodology through the allo-cation of meters in order to perform a three-phase harmonic state estimation in unbalanced distribution systems. The harmonic state estimation algorithm developed has voltage and current phasors as inputs at predefined measurement points on the feeders about analysis. For an allocation of the meters, there was a need for it to be performed and directed to this problem, and a specific optimization algorithm was developed using Genetic Algorithms. For a harmonic state estimation, the Singular Value Decomposition technique was made, because it is suitable for systems that are not completely observable. Regarding the simulations, the non-linear (or disturbing) loads were connected along the test feeders of the IEEE of 13, 34 and 37 bus, considering the three-phase asymmetric configuration for lines and loads. All computational simulations were performed in the DIgSILENT PowerFactory software. The satisfactory results found note that the performance of the developed estimator depends on the pre-defined measurement points from the allocation of the realized meters. By the applied methodology, the harmonic state estimation algorithm came to correctly calculate all the state variables and, consequently, the test systems about analysis became fully observable for all phases and harmonic orders characterized.

O colágeno é a forma funcional de um oligômero biológico, cujos monômeros são aminoácidos quirais. Tecidos ricos em colágeno são estruturas opticamente anisotrópicas, birrefringentes e não-lineares. O objetivo deste trabalho foi caracterizar o colágeno tipo I não irradiado e após irradiação com laser de He-Ne polarizado, utilizando a microscopia de polarização para investigação da birrefringência, e a geração de segundo harmônico (GSH) para análise da susceptibilidade não-linear. Doze ratos Wistar foram divididos em quatro grupos, de acordo com as idades: 34, 48, 62 e 76 dias. Os grupos receberam, respectivamente, 1; 5; 9 e 13 irradiações de D= 1J/cm2, durante 46s, no tendão de Aquiles que, aleatoriamente, foi escolhido ser o direito ou esquerdo. Os animais foram então sacrificados e os tendões extraídos para a preparação das amostras. Para a microscopia de polarização foram obtidos cortes com 8μm de espessura, e as birrefringências de forma e intrínseca foram avaliadas. Para a GSH foi utilizado um laser de Ti:Safira (150fs) com 76MHz de taxa de repetição, diâmetro do feixe φ= 40μm, comprimento de onda central λ= 800nm e Δλ= 10nm e Pp= 110mW. Um polarizador linear foi posicionado no caminho do feixe. Duas objetivas foram utilizadas para focalizar e coletar a radiação incidente e emergente da amostra, respectivamente. Um analisador, também linear, foi introduzido logo após a objetiva coletora. Um filtro absorvedor na faixa infravermelha do espectro eletromagnético, mas transmissor na faixa azul, foi utilizado para garantir que apenas λ= 400nm era medido. A razão, ρ, entre dois tensores de hiperpolarizabilidade independentes foi estudada. As amostras irradiadas apresentaram maior birrefringência (Δn) e maior susceptibilidade não-linear (ρ), em comparação com as não irradiadas. Estes resultados indicam que o laser de He-Ne polarizado alinha as fibrilas de colágeno ao longo eixo do tendão. / The collagen is the functional form of a biological oligomer whose monomers are chiral amino acids. Tissues filled up of collagen are anisotropic optically structures, birefringent and nonlinear. The purpose of this study was characterizing nonirradiated and polarized He-Ne laser irradiated type I collagen using polarized light microscopy to investigate the birefringence and the second harmonic generation (SHG) to analyze the nonlinear susceptibility. Twelve Wistar rats were alienated into four groups according to the ages: 34, 48, 62 and 76 days. The groups received, respectively, 1; 5; 9; and 13 irradiations of D= 1J/cm2 during 46s on Achilles tendon, which was chosen randomly as right or left. Thereafter, the animals were sacrificed and the tendons were extracted to prepare the specimens. For polarized light microscopy, eight-μm sections were obtained to evaluate the form and intrinsic birefringences. For SHG, it was used a Ti:Safira (150fs) laser at a repetition rate of 76MHz, beam diameter of φ= 40μm, wavelength of λ= 800nm and Δλ= 10nm and Pp= 110mW. The beam passed through a linear polarizer and two microscope objectives were used to focalize and collect the incident and emergent radiation, respectively. A second linear polarizer was placed after of collecting objective. An infrared absorber and blue transmitter filter was used a sure that only λ= 400nm was measured. The ratio, ρ, between two hyperpolarizability tensors was studied. The irradiated samples presented higher birefringence (Δn) and nonlinear susceptibility (ρ) when compared to nonirradiated samples. These results indicate that a polarized He-Ne laser aligns the collagen fibrils to the long tendon axis.

Nossa tese contempla a abordagem de dois problemas inter-relacionados: 1) pensar sobre as analogias poéticas nos procedimentos composicionais entre dois ciclos de obras de autores de épocas distintas, Luís Álvares Pinto e Hermeto Pascoal; 2) realizar uma edição crítica destas pequenas peças musicais com seus acompanhamentos harmônicos realizados enquanto intervenções inventivas, viabilizando o acesso às obras por parte de um número maior de intérpretes-executores através da resolução dos elementos em aberto, uma vez que, no caso de Luís Álvares Pinto, há duetos que pressupõem trios e, no caso de Hermeto Pascoal, há uma voz solista que pressupõe duetos. Primeiramente, trabalhamos as questões confluentes e os elementos composicionais análogos que surgem quando aproximamos: 1) os 25 solfejos a duas vozes de Luís Álvares Pinto, parte final de seu tratado didático Muzico e Moderno Systema para Solfejar, de 1776; 2) 34 lead sheets selecionadas do Calendário do som, um manuscrito de 366 peças compostas por Hermeto Pascoal, entre 23 de junho de 1996 e 23 de junho de 1997, uma obra que contempla a composição de uma peça por dia ao longo de um ano. Visamos, assim, indagar sobre os procedimentos composicionais que transcendem realidades historicamente diferenciadas. Segundo, confeccionamos uma edição crítica das partituras de ambos os ciclos de obras destes dois compositores nordestinos e reconhecidos como músicos referenciais por seus pares em suas épocas, com a realização das harmonias. Outro objetivo importante é a aplicabilidade prática da tese: disponibilizar aos músicos intérpretes-executores interessados de dentro e fora da academia as partituras destas obras por nós editadas, viabilizando suas performances. Entendemos que esta última etapa de nossa tese representa um resultado efetivo e significativo de nossa pesquisa, cumprindo assim o papel acadêmico - ao lado do ensino e da pesquisa - de estender os resultados dos conhecimentos produzidos na universidade à comunidade na forma de prestação de serviços. O trabalho está inserido na linha de pesquisa: Música Brasileira: história, interpretação-execução, processos composicionais e editoriais do Grupo de Pesquisa do CNPq: Poíesis, Práxis e Theoria em Música, sob coordenação do nosso orientador. / Our thesis approaches two interrelated issues: 1) we discuss poetic analogies in compositional procedures that appear in two cycles of compositions by two different authors of distinct periods, Luís Álvares Pinto and Hermeto Pascoal; 2) We prepare a critical edition of these pieces with their harmonic accompaniment worked out in inventive interventions that make them accessible to a larger number of interpreters-performers. First, we work with confluent questions and analogous compositional elements that arise as we approach the 25 solfeggios in two voices by Luís Álvares Pinto and the 34 lead sheets retrieved from the Calendário do som . The 25 solfeggios belong to the final part of the didactic treaty Muzico e Moderno Systema para Solfejar, from 1776. The Calendário do som is a manuscript of 366 pieces composed by Hermeto Pascoal between 23 June 1996 and 23 June 1997, covering the composition of one piece a day along a year. We aim, thus, to inquire about the compositional procedures that transcend different historic realities. Secondly, we prepare a critical edition of the scores of the works that have been researched, and that contain realizations of the open elements. Thus, the practical application of the thesis: to make their performance feasible to a larger range of interested musicians, from within or outside the Academy. We understand that this last part of our thesis represents an effective and meaningful result of our research, playing in this way the academic role - besides teaching and research - of extending the knowledge produced at the university to the community, as a service provision. The work pertains to the research line: Brazilian Music: history, interpretation-performance, compositional and editorial processes of the CNPq Research Group: Poíesis, Práxis and Theoria in Music, coordinated by our supervisor.

Este trabalho apresenta um sistema de controle com o objetivo de atenuar as ondulações do torque eletromagnético considerando os harmônicos de quinta, sétima, décima primeira e décima terceira ordem da tensão do estator do Gerador de Indução Duplamente Alimentado (GIDA). Dessa maneira, propõe-se a utilização de controladores proporcional-integrativo vetoriais juntamente com um sistema de identificação dos componentes harmônicos da corrente do estator empregando a transformada discreta de Fourier. O trabalho aborda a influência dos harmônicos de quinta, sétima, décima primeira e décima terceira ordem da tensão do estator nos harmônicos da corrente do estator, nas ondulações do torque eletromagnético e nas potências ativa e reativa do estator. Resultados de simulação avaliam o controlador proposto em condições adversas: variações paramétricas e da frequência da rede, além da influência de atrasos na corrente do estator. Finalmente, resultados experimentais validam o sistema proposto. / This work presents a vector controller with the objective of reducing the electromagnetic torque and the active and reactive powers of the stator by means of control of the harmonics of the stator current in harmonic conditions of fifth, seventh, eleventh and thirteenth order of the stator voltage. The objective of the work is to propose a controller that uses two techniques already consolidated in the literature, proportional-integrative and discrete Fourier transform, besides being robust the main disadvantages of the existing harmonic controllers in the literature that are dependencies of the parameters of the machine and the Frequency of the network beyond the influence of the stator current delays on the harmonic controller. First, the influence of the fifth, seventh, eleventh, eleventh and thirteenth order harmonics of the stator voltage on the harmonics of the stator current and on the undulations of the electromagnetic torque and the active and reactive powers of the stator are studied. Next, simulation results evaluate the proposed controller under adverse conditions: parametric variations and the frequency of the network, besides the influence of stator current delays. Finally, experimental results validate the controller under conditions that the controller reference is nonzero.

Este documento trata do estudo de sistemas de controle de ruído e qualidade sonora em aplicações próprias da indústria da mobilidade, e da avaliação inovadora do seu desempenho com base em métricas da psico-acústica relevantes para esta área como Loudness, Roughness e Tonality. Uma metodologia de projeto e implantação de sistemas de controle ativo com base em métricas da psico-acústica é estabelecida. Os desafios se encontram, primeiramente, na definição do conjunto de atributos temporais e espectrais do distúrbio de entrada, responsável pelas condições auditivas indesejáveis que são identificados a partir da análise da emissão acústica sintetizada de um motor de combustão interna de um veículo automotivo. Algoritmos e metodologias computacionais são usados de forma extensiva para simulação e análise, integrando as áreas de projeto de sistemas de controle e psico-acústica. Um algoritmo adaptativo de controle de qualidade sonora é desenvolvido para solucionar problemas gerados pela interação em amplitude e/ou fase relativa das componentes de banda estreita em distúrbios de característica harmônica. Finalmente, os conceitos avaliados de forma numérica são validados experimentalmente, permitindo não só a análise critica do desempenho psico-acústico dos controladores, como também da própria metodologia de projeto adotada, o que é realizado com auxílio de um mock-up de um veículo automotivo sujeito a distúrbios de características psico-acústicas relevantes para o problema proposto. / This master thesis deals with the study of active noise and sound quality control systems in automotive applications, and the innovative assessment of their performance based on relevant psychoacoustic metrics in this area such as Loudness, Roughness and Tonality. A methodology for designing and implementing active control systems based on psychoacoustic metrics is established. The main challenges reside in defining the set of time-frequency attributes of the disturbance, responsible for the undesirable auditory stimuli. Computer algorithms are used extensively for simulating and analyzing the disturbance, which is a synthesized internal combustion engine noise, integrating both the control system design and psychoacoustics areas. An adaptive active sound quality control algorithm is proposed to resolve the amplitude and/or relative phase interactions among the narrowband components of the multi-harmonic disturbance. Eventually, the numerical results are correlated with real experiments, allowing not only a critical analysis of the psychoacoustic performance of the controllers, but also of the proposed design methodology, which is accomplished with the aid of a vehicle\'s mock-up, subject to disturbances of relevant psychoacoustic characteristics to the proposed problem.

Third-harmonic generation (THG) is a fundamental nonlinear optical process that has been used in different applications such as third-order nonlinear materials characterization and nonlinear microscopy. It is widely employed since the third-order nonlinearity is the most important in isotropic materials and THG occurs in all media regardless of symmetry. In the tightly focused laser beam condition THG is observed only at the materials interfaces, where the focal symmetry is broken due to the presence of two media with different refractive index and/or third-order susceptibilities. Measuring slabs of different types of optical glasses, using femtosecond laser pulses, we could explain the asymmetric THG intensity profile observed at the interfaces. The harmonic generated at the exit interface is systematically stronger than the one generated at the entrance and this phenomenon can be understood by taking into account the presence of self-focusing effects. Basically, the self-focusing reduces the beam waist radius at the exit interface, resulting in greater laser irradiance and, consequently, higher THG. This study was then extended to the interfaces of a cuvette filled with organic solvents. Such systems present four interfaces and a mixture of nonlinear processes contributions since the cuvette walls present only electronic nonlinearity and the solvents present both electronic and orientational ones. In this way, the solvents may present an additional self-focusing contribution and, due to the noninstantaneous nature of the orientational process, the self-focusing from the solvent may be influenced by the pulse duration. In this case, the THG, which is an instantaneous electronic phenomenon, can be indirectly affected by pulse duration by means of the self-focusing effect. Usually, the slow orientational contribution is not considered for materials characterization by THG which may lead to incorrect nonlinear coefficient values, that means our study is important from the fundamental physics point of view and also for applications such as materials characterization. Based on the application of THG in nonlinear microscopy, we also present a microscopy technique which makes use of spatial frequency-modulated imaging (SPIFI) with single element detection. The microscope was developed at Colorado School of Mines (CSM) during an internship. The system uses a spatial light modulator (SLM) to provide the spatial frequency modulation and permits enhanced resolution images. THG SPIFI images are shown for the first time and we also report images obtained by other nonlinear optical process. In summary, the studies presented in this PhD work are of great importance for THG fundamental understanding, materials characterization and nonlinear optical microscopy. / Geração de terceiro harmônico (GTH) é um processo óptico não linear fundamental que tem sido usado em diferentes aplicações, como em caracterização óptica não linear de materiais e microscopia não linear. Ele é amplamente empregado uma vez que a não linearidade de terceira ordem é a mais importante em materiais isotrópicos e GTH ocorre em todos os meios independente da simetria. Na condição de feixe fortemente focalizado a GTH é observada apenas nas interfaces do material, onde a simetria focal é quebrada devido à presença de dois meios com diferentes índices de refração e/ou susceptibilidades de terceira ordem. Medindo lâminas de diferentes tipos de vidros ópticos, com pulsos de laser de femtossegundos, nós explicamos o perfil assimétrico de intensidade de GTH observado nas interfaces. O harmônico gerado na interface de saída é sistematicamente mais intenso do que o gerado na entrada e este fenômeno pode ser entendido levando-se em conta a presença do efeito de autofocalização. Basicamente, a autofocalização reduz a cintura do feixe na interface de saída do material, resultando em uma maior irradiância e, consequentemente, maior GTH. Este estudo foi estendido para o caso de interfaces de uma cubeta preenchida com diferentes solventes orgânicos. Tais sistemas apresentam quatro interfaces e uma mistura na contribuição dos processos não lineares, dado que as paredes da cubeta apresentam apenas não linearidade eletrônica e os solventes podem apresentar não linearidades tanto eletrônicas quanto orientacionais. Neste sentido, os solventes podem apresentar uma contribuição adicional de autofocalização e, devido à natureza não instantânea do processo orientacional, a autofocalização proveniente do solvente pode ser influenciada pela duração do pulso. Neste caso, a GTH, que é um fenômeno eletrônico (instantâneo), pode ser indiretamente afetada pela duração do pulso por meio do efeito de autofocalização. Usualmente, a contribuição orientacional não é considerada na caracterização de materiais por GTH, o que pode levar à valores incorretos para os coeficientes não lineares, o que significa que nosso estudo é importante do ponto de vista de física fundamental como também em aplicações como caracterização de materiais. Por conta da aplicação da GTH em microscopia não linear, apresentamos também nesta tese uma técnica de microscopia, que baseia-se em uma modulação em frequência espacial para imageamento (SPIFI) com uso de um detector de elemento único. O microscópio foi desenvolvido na Colorado School of Mines (CSM) durante um período de estágio. O sistema utiliza um modulador espacial de luz (SLM) para produzir a modulação em frequência espacial e permite obtenção de imagens em alta resolução. Imagens por GTH SPIFI são mostradas pela primeira vez e também apresentamos imagens obtidas por outros processos ópticos não lineares. Em resumo, os estudos apresentados neste trabalho de doutorado são de grande importância para o entendimento fundamental do processo de GTH, caracterização de materiais e microscopia óptica não linear.

Neste trabalho fizemos um estudo da geração de terceiro harmônico (GTH) usando pulsos de femtossegundos (fs). A GTH é uma importante técnica que permite estudar propriedades ópticas não lineares de terceira ordem de materiais. Estudamos a GTH aplicando as técnicas de franjas de Maker e a de varredura-Z em diferentes materiais levando em conta as contribuições de suas interfaces. A técnica de franjas de Maker com GTH permite a determinação de propriedades ópticas lineares e não lineares de volume, mas não de interface, portanto, a técnica de varredura-Z na condição de focalização forte foi implementada para estudar a influência da interface na GTH. Estudamos diversos vidros ópticos (sílica, K10, SK11, LLF1 e LLF6) e também diferentes soluções (acetona, clorofórmio, DMSO e tolueno) em uma cubeta. Em termos de número de interfaces, usando uma lâmina de vidro temos duas, no caso de um sanduíche de dois vidros temos três (entrada, meio e saída) e temos quatro interfaces para a cubeta. Observamos que elas contribuem tanto nas intensidades quanto nos espectros dos terceiros harmônicos (TH) gerados. Dependendo do tipo de interface e do sentido de propagação, tanto a intensidade quanto o espectro do TH são diferentes. Observamos que a reflexão de Fresnel atua significativamente nas diferenças de intensidades da GTH nas interfaces entre dois meios com índices de refração lineares diferentes. Uma interferência construtiva ocorre quando o feixe de laser propaga de um material com índice de refração mais alto para outro com índice mais baixo, aumentando a intensidade do laser e, consequentemente, gerando mais TH. Uma interferência destrutiva ocorre numa propagação oposta. Outro efeito interessante observado foi que, além da magnitude da não linearidade do meio, existem as contribuições da propagação e da modulação de fase cruzada no alargamento espectral do TH. Dessa forma, o alargamento espectral depende da não linearidade do meio e também do sentido de propagação no caso de interfaces. Em resumo, esse estudo nos levou a uma melhor compreensão dos fenômenos não lineares de GTH nas interfaces, e também possibilitou o surgimento de um novo método que pode ser usado para a determinação da susceptibilidade de terceira ordem de materiais. / In this work we did a study of the third-harmonic generation (THG) using femtosecond pulses. The THG is an important technique which allows studying thirdorder nonlinear optical properties of materials. We studied the THG by the Maker fringes and the Z-scan techniques in different materials taking into account their interfaces contributions. The Maker fringes technique with THG allows the determination of the bulk linear and the nonlinear properties, but not of the interface. Therefore, the Z-scan technique in the tight focused condition was implemented to study the interface influences on the THG. We studied several optical glasses (silica, K10, SK11, LLF1 and LLF6) and different solutions (acetone, chloroform, DMSO and toluene) in a cuvette. In term of numbers of interfaces, using a glass slab we have two, in the case of two sandwiched optical glasses we have three (input, middle and output) and for the cuvette we have four interfaces. We have observed that they play an important role on the third-harmonic (TH) intensities and spectra. Depending of the interface type and propagation direction, the TH intensity and spectrum are different. We have observed that the Fresnel reflection has a significant effect on the THG intensity differences between two media with different linear refractive indices. A constructive interference occurs when the laser beam propagates from one material with higher refractive index to one with lower refractive index, increasing the laser intensity and, consequently generating more TH. A destructive interference occurs in the opposite propagation case. Another important effect observed was that, beside the materials nonlinearity magnitude, there are propagation and cross-phase modulation contributions to the TH spectrum broadening. In this way, the spectrum broadening depends on the materials nonlinear properties and the propagation direction on the case of interfaces. In summary, this study leads to a better understanding of the TH nonlinear phenomena, and also, has allowed one new method for third-order nonlinear susceptibility determination.