Foi feito o estudo da propagação de pulsos laser através de um sistema amplificador de pulsos ultracurtos com meios dispersivos e modificadores de banda espectral. Deu-se ênfase à concepção de um alargador (ou alongador) de pulsos ultracurtos para substituir o já existente no sistema CPA híbrido de Ti:Safira/Cr:LiSAF em operação no Centro de Lasers e Aplicações do IPEN/CNEN-SP. Fez-se o desenvolvimento teórico e o estudo de um alongador temporal do tipo Öffner, livre de aberrações esféricas, objetivando obter uma razão de alargamento superior à existente no sistema em operação. Estudou-se também a influência das componentes de fase do sistema na duração final dos pulsos amplificados, e o sistema atual teve seus componentes limitantes de largura de banda mapeados, com o objetivo de conhecer as condições nas quais um novo alongador temporal deve ser inserido no sistema. Com base nessas medidas, foram implementadas rotinas computacionais para se determinar as consequências da passagem de um pulso por um componente limitante de largura de banda. / The study of laser pulses propagation through an ultrashort pulses amplifying system containing dispersive and spectral modifying media was performed. The study emphasis was the development of an ultrashort pulse stretcher to replace the one inside a hybrid Ti:Sapphire/Cr:LiSAF CPA system operating at the Center for Lasers and Applications at IPEN/CNEN-SP. A spherical aberration free Öffner stretcher was theoretically studied, aiming to obtain a stretching ratio larger than the one available in our system. The influence of the phase components in the amplified pulse final duration was also studied, and the bandwidth limiting elements of the system in operation were mapped, with the purpose of determining the conditions under which a new stretcher should be implemented. Based on the actual measurements, computing routines were implemented in order to determine the consequences of an ultrashort pulse travelling through a bandwidth limiting component.

Foi feito o estudo da propagação de pulsos laser através de um sistema amplificador de pulsos ultracurtos com meios dispersivos e modificadores de banda espectral. Deu-se ênfase à concepção de um alargador (ou alongador) de pulsos ultracurtos para substituir o já existente no sistema CPA híbrido de Ti:Safira/Cr:LiSAF em operação no Centro de Lasers e Aplicações do IPEN/CNEN-SP. Fez-se o desenvolvimento teórico e o estudo de um alongador temporal do tipo Öffner, livre de aberrações esféricas, objetivando obter uma razão de alargamento superior à existente no sistema em operação. Estudou-se também a influência das componentes de fase do sistema na duração final dos pulsos amplificados, e o sistema atual teve seus componentes limitantes de largura de banda mapeados, com o objetivo de conhecer as condições nas quais um novo alongador temporal deve ser inserido no sistema. Com base nessas medidas, foram implementadas rotinas computacionais para se determinar as consequências da passagem de um pulso por um componente limitante de largura de banda. / The study of laser pulses propagation through an ultrashort pulses amplifying system containing dispersive and spectral modifying media was performed. The study emphasis was the development of an ultrashort pulse stretcher to replace the one inside a hybrid Ti:Sapphire/Cr:LiSAF CPA system operating at the Center for Lasers and Applications at IPEN/CNEN-SP. A spherical aberration free Öffner stretcher was theoretically studied, aiming to obtain a stretching ratio larger than the one available in our system. The influence of the phase components in the amplified pulse final duration was also studied, and the bandwidth limiting elements of the system in operation were mapped, with the purpose of determining the conditions under which a new stretcher should be implemented. Based on the actual measurements, computing routines were implemented in order to determine the consequences of an ultrashort pulse travelling through a bandwidth limiting component.

Este trabalho utilizou pulsos laser ultracurtos para modificar, de forma controlada, as características dimensionais de nanopartículas de prata em solução aquosa. Para atingir este objetivo foram empregados algoritmos genéticos e circuitos microfluídicos. Utilizou-se um conformador temporal de pulsos ultracurtos para criar diversos perfis temporais de pulsos que irradiaram soluções de nanopartículas de prata. Estes perfis temporais foram ajustados em tempo real, visando otimizar o resultado do experimento, quantificada pela diminuição do diâmetro médio das nanopartículas nas soluções irradiadas. Uma vez que cada experimento de minimização do diâmetro das nanopartículas exigiu centenas de medidas, sua realização foi possível em decorrência da utilização de um circuito microfluídico construído especialmente para este trabalho. Neste circuito é possível utilizar pequenas quantidades de amostra, levando a curtos tempos de irradiação e medição, além da evidente economia de amostras. Para a realização deste trabalho foi elaborado e testado um algoritmo genético interfaceado a diversos equipamentos, incluindo um filtro acustóptico dispersivo programável que modifica as características temporais dos pulsos ultracurtos, através da introdução de componentes de fases espectrais nestes pulsos. Utilizando o algoritmo genético e o filtro acustóptico dispersivo programável foram realizados experimentos de encurtamento da duração temporal dos pulsos ultracurtos provenientes do sistema laser, resultando na obtenção de pulsos com durações próximas às limitadas por transformada de Fourier. Além disso, foram realizados experimentos para a otimização do processo evolutivo do algoritmo genético escrito em Labview. Os experimentos de irradiação de soluções de nanopartículas de prata mostraram que, ao conformar a duração dos pulsos utilizados nas irradiações, pôde-se controlar as dimensões destas nanopartículas, diminuindo seu tamanho médio por um fator 2. Esses experimentos caracterizam a irradiação de nanopartículas por lasers de pulsos ultracurtos como uma importante técnica de controle de características de nanopartículas. / This work used ultrashort laser pulses to modify, in a controlled way, the dimensional characteristics of silver nanoparticles in aqueous solution. To reach this goal, genetic algorithm and microfluidic circuits were used. A pulse shaper was used to create different temporal profiles for the ultrashort pulses used to irradiate the silver nanoparticle solutions. These temporal profiles were conformed in real time, aiming to optimize the experiment result, quantified by the decrease of the average diameter of the nanoparticles in the irradiated solutions. Since each nanoparticle diameter minimization experiment demanded hundreds of measurements, its achievement was possible by the use of a microfluidic circuit specially built for this work. This circuit enables the use of small sample quantities, leading to short irradiation and measurement intervals, besides evident sample savings. To make this work possible, a genetic algorithm was created and tested. This genetic algorithm was interfaced to several equipments, including an acustooptic programmable dispersive filter that modifies the ultrashort pulses temporal characteristics by the introduction of spectral phases in the pulses. The genetic algorithm and the acustooptic programmable dispersive filter were used in conjunction in experiments to temporally shorten the ultrashort pulses from the laser system, generating pulses durations close to the Fourier transform limited ones. Besides, experiments were performed with the Labview coded genetic algorithm to optimize its evolutionary process. The silver nanoparticles irradiation experiments showed that the ultrashort pulses temporal conformation allowed the control of these particles dimensions, decreasing its mean size by a factor of 2. These experiments characterize the nanoparticles irradiation by ultrashort pulses as an important technique to control the nanoparticles characteristics.

Este trabalho utilizou pulsos laser ultracurtos para modificar, de forma controlada, as características dimensionais de nanopartículas de prata em solução aquosa. Para atingir este objetivo foram empregados algoritmos genéticos e circuitos microfluídicos. Utilizou-se um conformador temporal de pulsos ultracurtos para criar diversos perfis temporais de pulsos que irradiaram soluções de nanopartículas de prata. Estes perfis temporais foram ajustados em tempo real, visando otimizar o resultado do experimento, quantificada pela diminuição do diâmetro médio das nanopartículas nas soluções irradiadas. Uma vez que cada experimento de minimização do diâmetro das nanopartículas exigiu centenas de medidas, sua realização foi possível em decorrência da utilização de um circuito microfluídico construído especialmente para este trabalho. Neste circuito é possível utilizar pequenas quantidades de amostra, levando a curtos tempos de irradiação e medição, além da evidente economia de amostras. Para a realização deste trabalho foi elaborado e testado um algoritmo genético interfaceado a diversos equipamentos, incluindo um filtro acustóptico dispersivo programável que modifica as características temporais dos pulsos ultracurtos, através da introdução de componentes de fases espectrais nestes pulsos. Utilizando o algoritmo genético e o filtro acustóptico dispersivo programável foram realizados experimentos de encurtamento da duração temporal dos pulsos ultracurtos provenientes do sistema laser, resultando na obtenção de pulsos com durações próximas às limitadas por transformada de Fourier. Além disso, foram realizados experimentos para a otimização do processo evolutivo do algoritmo genético escrito em Labview. Os experimentos de irradiação de soluções de nanopartículas de prata mostraram que, ao conformar a duração dos pulsos utilizados nas irradiações, pôde-se controlar as dimensões destas nanopartículas, diminuindo seu tamanho médio por um fator 2. Esses experimentos caracterizam a irradiação de nanopartículas por lasers de pulsos ultracurtos como uma importante técnica de controle de características de nanopartículas. / This work used ultrashort laser pulses to modify, in a controlled way, the dimensional characteristics of silver nanoparticles in aqueous solution. To reach this goal, genetic algorithm and microfluidic circuits were used. A pulse shaper was used to create different temporal profiles for the ultrashort pulses used to irradiate the silver nanoparticle solutions. These temporal profiles were conformed in real time, aiming to optimize the experiment result, quantified by the decrease of the average diameter of the nanoparticles in the irradiated solutions. Since each nanoparticle diameter minimization experiment demanded hundreds of measurements, its achievement was possible by the use of a microfluidic circuit specially built for this work. This circuit enables the use of small sample quantities, leading to short irradiation and measurement intervals, besides evident sample savings. To make this work possible, a genetic algorithm was created and tested. This genetic algorithm was interfaced to several equipments, including an acustooptic programmable dispersive filter that modifies the ultrashort pulses temporal characteristics by the introduction of spectral phases in the pulses. The genetic algorithm and the acustooptic programmable dispersive filter were used in conjunction in experiments to temporally shorten the ultrashort pulses from the laser system, generating pulses durations close to the Fourier transform limited ones. Besides, experiments were performed with the Labview coded genetic algorithm to optimize its evolutionary process. The silver nanoparticles irradiation experiments showed that the ultrashort pulses temporal conformation allowed the control of these particles dimensions, decreasing its mean size by a factor of 2. These experiments characterize the nanoparticles irradiation by ultrashort pulses as an important technique to control the nanoparticles characteristics.