Made available in DSpace on 2016-03-15T19:37:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Claudia Barros dos Santos.pdf: 3294972 bytes, checksum: b848d69d9c6a8c824e5142a4e3659d37 (MD5) Previous issue date: 2011-01-21 / In this work, we inserted two Arrayed Waveguide Gratings (AWGs), in an Erbium doped fiber ring cavity laser, where a single gain medium at room temperature can emit laser in multiples wavelengths, simultaneous and individualy controlled. The setup allowed us to check different functions in the ring cavity. Here we show emission in CW regime, Passive Mode-Locking, using Carbon Nanotubes as saturable absorbers and finally Active mode-locking at 7GHz, simultaneously. / Neste trabalho, fez-se a inserção de duas grades de difração matriciais com guias de onda, ou AWGs (Arrayed Waveguide Gratings) em uma cavidade laser de fibra dopada com Érbio, onde um único meio de ganho em temperatura ambiente pode gerar ação laser em múltiplos comprimentos de onda, com emissões simultâneas e controladas individualmente. A configuração utilizada permitiu o teste com diferentes regimes de operação simultâneos dentro da cavidade. Mostramos a possibilidade de emissão laser em regime CW, em regime de mode-locking passivo, com o uso de nanotubos de carbono como absorvedor saturável e, por último, em regime de modelocking ativo com uma freqüência de modulação de 7 GHz.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:37:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Claudia Barros dos Santos.pdf: 3294972 bytes, checksum: b848d69d9c6a8c824e5142a4e3659d37 (MD5) Previous issue date: 2011-01-21 / In this work, we inserted two Arrayed Waveguide Gratings (AWGs), in an Erbium doped fiber ring cavity laser, where a single gain medium at room temperature can emit laser in multiples wavelengths, simultaneous and individualy controlled. The setup allowed us to check different functions in the ring cavity. Here we show emission in CW regime, Passive Mode-Locking, using Carbon Nanotubes as saturable absorbers and finally Active mode-locking at 7GHz, simultaneously. / Neste trabalho, fez-se a inserção de duas grades de difração matriciais com guias de onda, ou AWGs (Arrayed Waveguide Gratings) em uma cavidade laser de fibra dopada com Érbio, onde um único meio de ganho em temperatura ambiente pode gerar ação laser em múltiplos comprimentos de onda, com emissões simultâneas e controladas individualmente. A configuração utilizada permitiu o teste com diferentes regimes de operação simultâneos dentro da cavidade. Mostramos a possibilidade de emissão laser em regime CW, em regime de mode-locking passivo, com o uso de nanotubos de carbono como absorvedor saturável e, por último, em regime de modelocking ativo com uma freqüência de modulação de 7 GHz.

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 2016-03-15T19:37:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Henrique Guimaraes Rosa.pdf: 986364 bytes, checksum: 89d6b316a537ef2cd3088d9200fd7183 (MD5) Previous issue date: 2010-08-06 / In this work we present a study about ultrashort pulse-train generation in Erbiumdoped fiber lasers, by the passive mode-locking technique, with the use of carbon nanotubes saturable absorbers. Carbon nanotubes were incorporated into laser cavities by two techniques: thermophoresis optically-driven deposition and thin films incorporating carbon nanotubes. The second technique has become more advantageous than the first one, because is possible to control carbon nanotubes concentration and thin films thicknesses. Additionally, we present a study about thin films incorporating carbon nanotubes optimization, in order to maximize generated output bandwidths in passively mode-locked Erbium-doped fiber lasers. We used 0.8 and 1.0 nm diameters carbon nanotubes, fabricated thin films with different transmission values (different αL product values), laser cavities with different features, such as total cavity length, total accumulated dispersion, repetition rate. In this context, best results were achieved with thin films containing 1.0 nm diameter carbon nanotubes, with films transmission about 37% (αL product close to 1.0), in 9 m long laser cavity (0.8 m of highly- Erbium-doped fiber and 8.2 m of SMF) of total accumulated dispersion of 0.153 ps/nm. The largest bandwidth measured, with those characteristics cavity parameters, was 5,7 nm. / Neste trabalho, apresentamos um estudo sobre a geração de trem de pulsos ultracurtos em lasers à fibra dopada com Érbio, utilizando a técnica de acoplamento passivo de modos com o uso de nanotubos de carbono como absorvedores saturáveis. Os nanotubos de carbono foram incorporados à cavidade laser através de duas técnicas: deposição guiada por termoforese e na forma de filmes finos contendo nanotubos de carbono, tendo a segunda técnica se mostrado mais vantajosa, pois por ela podemos ter controle sobre a concentração de nanotubos de carbono no filme e espessura do filme. Adicionalmente, apresentamos um estudo sobre a otimização da produção de filmes finos contendo nanotubos de carbono para maximização da largura de banda gerada em lasers à fibra dopada com Érbio. Utilizamos nanotubos de carbono de diâmetros de 0,8 nm e 1,0 nm, fabricamos filmes finos com transmitâncias diferentes (distintos valores para o produto αL), cavidades laser com diferentes características, tais como comprimento da cavidade, dispersão total acumulada, taxa de repetição. Neste contexto, os melhores resultados foram obtidos com filmes finos contendo nanotubos de carbono com 1,0 nm de diâmetro, em filmes cuja transmissão foi de 37% (produto αL aproximadamente 1,0), numa cavidade laser de aproximadamente 9 m de comprimento (basicamente composta de 80 cm de fibra altamente dopada com Érbio e 8,2 m de SMF), dispersão total acumulada da cavidade de aprox. 0,153 ps/nm. A maior largura de banda obtida, com estes característicos parâmetros da cavidade, foi de 5,7 nm.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:37:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paulo Guilherme Komninos.pdf: 1970255 bytes, checksum: df0cedf278c145259aed73c5d3775f90 (MD5) Previous issue date: 2011-02-21 / This work presents a study based on the numerical analysis of Erbium-doped fiber lasers using the technique of passive mode-locking for the laser working in pulsed regime. The equation describing the dynamics of a laser cavity is known as Ginzburg-Landau Equation, that in this work is solved numerically by the Split-Step Fourier Method. By this method, an algorithm was developed which was incorporated into the MATLAB environment so taht numerical calculations were made. The method was validated by comparing the results generated by the program (temporal pulse width due to the gain of the cavity with and without dispersion and nonlinearity) with the results published in literature. After validation of the method an experimental results were reproduced of an Erbium-doped fiber laser using thin films of carbon nanotubes as saturable absorbers. The laser generates a bandwidth of 5.7 nm for a cavity with a total length of 9 m. This experimental result was used as a calibration parameter in the initial simulations. Just by varying the length of the cavity in the simulation, results very close to the experiment were obtained. These results have helped in understanding some of the experimental variables. / Neste trabalho é apresentado um estudo baseado em análise numérica de lasers à fibra dopada com Érbio utilizando a técnica de acoplamento passivo de modos para que o mesmo opere em regime pulsado. A equação que descreve a dinâmica de uma cavidade laser é conhecida como Equação de Ginzburg-Landau, que neste trabalho é resolvida numericamente pelo Método Split-Step Fourier. Por este método, foi desenvolvido um algoritmo que foi incorporado ao ambiente MATLAB para serem feitos os cálculos numéricos. O método foi validado comparando os resultados gerados pelo programa (largura temporal do pulso devido ao ganho da cavidade com e sem dispersão e não-linearidade) com os resultados publicados na literatura. Após a validação do método, foram reproduzidos resultados experimentais de um laser a fibra dopada com Érbio usando como absorvedor saturável filmes finos de nanotubos de carbono. O laser gera uma largura de banda de 5,7 nm para uma cavidade de comprimento total de 9 m. Este resultado experimental foi utilizado como parâmetro de calibração inicial nas simulações. Apenas variando o comprimento da cavidade na simulação, foram obtidos resultados bem próximos ao do experimento. Esses resultados ajudaram na compreensão de algumas variáveis do experimento.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:37:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Heidi Kaori Sato Pertile.pdf: 2322047 bytes, checksum: aaee9a054b94e9557394faaf3251bec9 (MD5) Previous issue date: 2013-01-24 / In this work we present a study on the generation of pulse train in an Erbium doped fiber laser in the hybrid mode-locking regime operating with short pulses at high repetition rates. The short pulses are generated by passive mode-locking technique using carbon nanotubes as saturable absorbers. High repetition rates are generated by active mode-locking technique using a phase modulator. We built cavities with three different mode-locking regimes: active, passive and, finally, hybrid, to compare results. In active and hybrid cavities we used an electro-optical modulator. In passive and hybrid cavities we used a homemade film of a polymer containing carbon nanotubes with diameter of 1 nm. With the cavity operating in the hybrid regime we obtained pulse durations of 1.77 ps with repetition rate of 10 GHz. / Neste trabalho apresentamos um estudo sobre a geração de trem de pulsos em laser à fibra dopada com Érbio operando em regime de acoplamento híbrido de modos, com pulsos curtos a altas taxas de repetição. Os pulsos curtos são obtidos pela técnica de acoplamento passivo de modos utilizando absorvedores saturáveis de carbono. As altas taxas de repetição são obtidas pela técnica de acoplamento ativo de modos através de um modulador. Construímos três cavidades distintas: ativa, passiva e finalmente a híbrida para comparação de resultados. Nas cavidades ativa e híbrida foi utilizado um modulador eletro-óptico de fase e, nas cavidades passiva e híbrida foi utilizado um filme de um polímero (NOA 73TM) contendo nanotubos de carbono com diâmetro de 1 nm por nós fabricado. Com a cavidade em regime híbrido de modos, foi obtida uma duração de pulso de 1,77 ps com uma taxa de repetição de 10 GHz.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:38:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_Lucia Akemi Miyazato Saito.pdf: 7872621 bytes, checksum: 4898bb89f5642047c4e878b18fc4f31a (MD5) Previous issue date: 2012-11-01 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / We investigated the mechanisms responsible for pulse formation and evolution in Erbium-doped fiber lasers with cavity lengths varying from 16.4 m to 100.8 km that were actively mode-locked at repetition rate of 1 GHz. The variation of pulse widths and the peak powers in these lasers defined three regimes of propagation inside the cavities and we identified the mechanisms responsible for the pulse formation and evolution in each one of these regimes depending on the ratio between the cavity length (Lcav) and the dispersion length (LD) and nonlinear length (LNL). When Lcav is shorter than LD and LNL, there is neither dispersive nor nonlinear effect during pulse evolution (pulse has a duration of approximately 30 ps). In this regime, its final duration is determined by the standard theory of active modelocking. For Lcav shorter than LD but ~ LNL, the pulse evolution is in the nonlinearity-dominant regime where the self-phase modulation leads to spectral broadening. In addition, for cavities longer than 12.6 km, Lcav ~ LD and also longer then LNL. The pulse evolution is in the dispersion-dominant regime with its duration depending on the accumulated dispersion. In this regime the soliton effect takes place and the final pulse duration depends on the cavity length. Also, we present a comparison between an in-field and in-laboratory 50 km ultralong Erbium fiber lasers actively mode-locked with repetition rate varying from 1 to 10 GHz generating pulses from 35.2 to 68.7 ps. The pulse widths generated at higher frequencies are in agreement with Kuizenga-Siegman theory. However, for lower frequencies the pulses have higher intracavity peak power which allows the soliton effect to take place. Depending on the pump power level, the repetition rate and the cavity length, both lasers can operate in active mode-locking or under the influence of the soliton regime that locks the pulse duration according to the dispersion and cavity length. Due to the soliton robustness, this condition eliminates most of the environmental influence in the in-field mode-locking regime and makes both lasers very similar. / O laser de fibra dopada com Érbio é apresentado nesta tese numa nova configuração: cavidade ultralonga, com dimensão da ordem de dezenas de quilômetros. Foram investigados os mecanismos responsáveis pela formação e evolução do pulso em cavidades com comprimentos de 16,4 m a 100,8 km operando em regime de acoplamento de modos ativo na taxa de repetição de 1 GHz. A variação da largura dos pulsos e da potência de pico nestes lasers definem três regimes de propagação no interior das cavidades sendo possível identificar os mecanismos responsáveis pela formação e evolução em cada um destes regimes, dependendo da relação entre o comprimento da cavidade (Lcav) e o comprimento de dispersão (LD) e também em relação ao comprimento não-linear (LNL). Quando Lcav é menor que LD e LNL, não há efeito dispersivo e não-linearidades apreciáveis na evolução do pulso, obtendo-se aproximadamente 30 ps. Neste regime, a duração final é determinada pela teoria de acoplamento de modos ativo. Para Lcav menor que LD mas ~LNL, a evolução do pulso é dominado pela não-linearidade onde a automodulação de fase resulta em alargamento espectral. Além disso, para cavidades mais longas que 12,6 km, Lcav ~ LD e Lcav mais longo que LNL, a duração do pulso na saída aumenta proporcionalmente com a dispersão acumulada e ocorre a propagação de pulsos sob efeito solitônico. Complementando o estudo, o laser na configuração em laboratório é comparado com o laser montado em campo, sendo utilizado em ambos 50 km de fibra padrão. O laser à fibra dopada com Érbio é modulado ativamente com taxa de repetição variando entre 1 e 10 GHz gerando pulsos de 35,2 a 68,7 ps. A duração dos pulsos gerados em frequências altas está de acordo com a teoria de Kuizenga-Siegman. No entanto, em baixas frequências os pulsos têm potência de pico intracavidade alta o que permite que haja a formação de pulsos solitônicos na propagação. Dependendo do nível da potência de bombeamento, da taxa de repetição e do comprimento da cavidade, os dois lasers podem operar em acoplamento de modos ativo ou sob a influência do regime solitônico que trava a duração do pulso de acordo com a dispersão e comprimento da cavidade. Devido à robustez do sóliton, esta condição elimina a maior parte da influência do ambiente no acoplamento de modos do laser na configuração em campo, tornando os dois lasers muito similares.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:38:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CLAUDIA BARROS DOS SANTOS DEMORI.pdf: 3640553 bytes, checksum: 13700107293ec12ced27c0e70d6fb334 (MD5) Previous issue date: 2015-08-25 / This work shows an Erbium doped-fiber Laser with many frequencies and many operation regimes based on integration of two paired arrayed waveguide gratings (AWGs) into a ring cavity. The AWGs are highlighted, since 2000, as key technology for multifrequencies lasers for optical communications, spectroscopy, image, astronomy and others applications. Fundamentally, gratings work splitting waveguide signal and since insertion in the cavity they allow simultaneous operating of tens of wavelength. We explore each one of these wavelength withing Erbium gain region, doing channels in different regimes of operation. These regimes may be continuous or pulsed. The advantage is that each channel may be modulated independently. Simultaneous operation with high repetition rates at 10 and 40 GHz were demonstrated, as continuous wave. The laser is stable, versatile and multifunctional. It is possible that more operating regimes, as passive mode-locking, be explored. We showed by this work efficient way to passive mode-locking by carbon nanotubes as saturable absorbers. Soon, the passive mode-locking is a potential regime for the demonstrated laser. As the new bi-dimensional materials, that look efficient for passive mode-locking and in the future, hybrid mode-locking, as graphene and black phosphor. / Esta tese trata de demonstrar um Laser de fibra dopada com Érbio com múltiplas frequências e múltiplos regimes de operação simultâneos baseados na integração de duas grades de difração pareadas (Arrayed Waveguide Gratings, AWGs) dentro de uma cavidade de laser de fibra. As AWGs são apontadas, desde o ano 2000, como tecnologia fundamental em lasers de múltiplas frequencias para as comunicações ópticas, para espectroscopia, imageamento, astronomia, e outras aplicações. Fundamentalmente, as grades funcionam como divisores do sinal óptico e quando inseridas dentro da cavidade de um laser de fibra permitem a operação simultânea de dezenas de comprimentos de onda. Neste trabalho, exploramos cada comprimento de onda, dentro da região de ganho do Érbio, com um regime de operação diferente. Esse regime pode ser pulsado ou contínuo. A vantagem do laser apresentado é que cada comprimento de onda é um canal que pode ser modulado de forma independente. Pôde-se demonstrar operação simultânea com regimes a altas taxas de repetição como 10 GHz e 40 GHz, assim como CW. O laser é estável, versátil e multifuncional. É possível que mais regimes de operação, como o regime de acoplamento de modos passivo sejam explorados. Mostramos ao longo deste trabalho maneiras eficientes de acoplar modos passivamente, utilizando nanotubos de carbono como absorvedores saturáveis, logo a técnica de acoplamento de modos passivo é um dos regimes em potencial para este laser. Assim como, o uso de novos materiais bidimensionais, que se mostram eficientes para o acoplamento de modos passivo e futuramente híbrido, como o grafeno e o fósforo negro.

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.