Neste trabalho exploramos o uso de diferentes técnicas de microestruturação de materiais poliméricos a laser, visando a obteção de superfícies que podem ser aplicadas tanto no desenvolvimento de dispositivos fotônicos quanto de materiais biomédicos. Primeiramente, estudamos a influência da energia de pulso e velocidade de translação sobre as microestruturas produzidas na superfície de filmes de poli(2-metóxi-5-(2-etil-hexiloxi)-1,4-fenileno vinileno) (MEH-PPV). Observamos que a rugosidade da superfície microestruturada aumentou significativamente com o aumento da energia de pulso e velocidade de translação. Além disso, determinamos o limiar de energia para remoção de material, distinguindo o intervalo de energia para a remoção do polímero daquele que causa somente alterações morfológicas. Uma vez que as condições de microestruturação com pulsos laser de femtossegundos foram determinadas, aplicamos tal abordagem para fabricar um dispositivo eletroluminescente microestruturado, sem danificar o polímero e a camada de óxido de índio-estanho, utilizada como contato. Em uma segunda vertente do trabalho, estudamos a influência da energia do pulso ultracurto sobre as propriedades físico-químicas de filmes de quitosana. Neste caso, determinamos o limiar de energia para que ocorra mudança estrutural e remoção de material polimérico. Com isso, produzimos microestruturas com características mais hidrofílicas, além de superfícies com diferentes estruturações superficiais, que foram utilizadas para investigar seu potencial no estudo da formação de biofilme de Staphylococcus aureus. Neste caso, produzimos microestruturas com dimensões de 500 μm2 e diferentes periodicidades (variando de 4 a 12 μm) na superfície de filmes de quitosana e polimetilmetacrilato (PMMA). Com essas microestruturas, observamos distintos comportamentos para a formação de biofilme; no caso do PMMA, não houve distinção de desenvolvimento; quanto às amostras de quitosana, observamos uma preferência das bactérias por superfícies mais rugosas e regiões de bordas das microestruturas. Por fim, em uma terceira vertente do trabalho, utilizamos o método de estruturação direta por interferência para fabricar microestruturas periódicas em membranas de poliuretano, usando pulsos de nanossegundos. Com esse método, produzimos microestruturas de alta qualidade na superfície de membranas de poliuretano, com diferentes periodicidades (variando de 500 nm até 5 μm). Essa microestruturação permitiu a obtenção de amostras com comportamento de molhamento anisotrópico. De maneira geral, os resultados aqui apresentados, além de demonstrar a potencialidade das técnicas de microfabricação a laser, fornecem importantes informações sobre os parâmetros ótimos para microfabricação em filmes poliméricos, visando aplicações tanto em dispositivos fotônicos e optoeletrônicos quanto em biomateriais. / In this work we explored the use of laser micromachining methods to structure polymeric materials, aiming to obtain surfaces that can be applied in the development of photonic devices as well as biomedical materials. Firstly, we investigated the influence of pulse energy and translation speed on microstructures fabricated on the surface of poly[2-methoxy-5- (2\'-ethylhexyloxy)-p-phenylenevinylene] (MEH-PPV) films. We observed that the roughness of the microstructured surface significantly increased with the pulse energy and translation speed. Besides, we determined the energy threshold for material removal, distinguishing the energy range for polymer removal from that causing only structural changes. Once the proper laser micromachining conditions were determined, we were able to apply such approach to fabricate a functional microstructured electroluminescent device, without disrupting the indium tin oxide layer used as the contact for the devices. In the second part of the work, we studied the influence of femtosecond pulses on the structuring process of chitosan films. In this case, we determined the threshold energy that leads to structural change and material removal. We have been able to produced microstructures with hydrophilic characteristics, in addition to surfaces with different structuring that were used to study the formation of Staphylococcus aureus biofilm. For such purpose we produced microstructured areas of 500 μm2 and different periods (ranging from 4 to 12 μm) on the surface of chitosan and poly(methyl methacrylate)(PMMA) films. With these microstructures we observed different behaviors in the biofilm formation; in the case of PMMA, there was not distinction of development; concerning the chitosan samples we observed preferential bacterial growth on the rougher regions of the microstructures. Lastly, in a third part of the study, we used the method of direct laser interference patterning to fabricate periodic microstructures on polyurethane membranes, using nanosecond pulses. With this method, we produced high quality microstructures on the surface of polyurethane with different periodicity (from 500 nm to 5.0 μm). This approach allowed obtaining samples with anisotropic wetting behavior. In general, the results presented here, in addition to demonstrating the potential of the laser micromachining methods to structure polymeric samples, provides important information about the optimal parameters to micromachining of polymer films, aiming at applications in photonic devices, optoelectronics and biomaterials.

Neste trabalho, exploramos o uso de técnicas de microestruturação de materiais poliméricos a laser, visando a obtenção de superfícies superhidrofóbicas. Primeiramente, empregamos o fenômeno de transporte de massa em larga escala, obtido quando polímeros azoaromáticos são expostos a um padrão de interferência, para microestruturar a superfície dos filmes. Com esse método, produzimos uma morfologia superficial com formato semelhante ao de uma caixa de ovos, com espaçamento entre picos variando de 1,0 a 3,5 µm. Essa microestruturação permitiu a obtenção de amostras com distintas características hidrofóbicas; um ângulo de contato com água de 117º foi observado para a estrutura com período de 2 µm, o que corresponde a um aumento de 9º em relação à superfície não estruturada. Visando obter superfícies com características ainda mais hidrofóbicas, desenvolvemos uma técnica de microestruturação que utiliza pulsos laser para produzir micro-ranhuras por ablação na superfície polimérica. Neste caso, a morfologia da superfície produzida era composta por pilares, de seção reta quadrada, dispostos lado a lado, com distintos espaçamentos. Com esse tipo de microestruturação, e utilizando pulsos de 100 ps e 532 nm, observamos ângulos de contato com água acima de 150º, ou seja, o regime superhidrofóbico foi atingido Quando pulsos de femtossegundos foram utilizados, ranhuras com alta resolução lateral são obtidas, porém com pouca profundidade, o que não possibilitou a obtenção de um aumento significativo na hidrofobicidade. De maneira geral, nossos resultados mostram a viabilidade do uso de técnicas de microestruturação a laser para criar superfícies com propriedades de molhamento controlável, que podem ser exploradas para aplicações tecnológicas. / In this work, we investigate the use of laser microstructuring techniques to obtain superhydrophobic surfaces in polymeric materials. Initially, we employed the large-scale mass transport mechanism, obtained when azoaromatic polymers are exposed to an interference pattern, to structure the film surface. With this method, we produce an egg-crate-like surface morphology, with periods from 1.0 to 3.5 m that present distinct wetting properties. This method allowed obtaining samples with different hydrophobic characteristics; a contact angle with water of 117° was observed for the structure with period of 2 m, which corresponds to an increase of 9° with respect to the unstructured surface. Aiming at surfaces with higher hydrophobicities, we developed an ultrashort pulse micromachining technique to produce grooves, by ablation, on the polymer surface. In this case, square-shape pillar morphologies, with distinct periods, were fabricated. With this microstructuring method, and using 100 ps at 532 nm pulses, we observed contact angles with water above 150°, ie superhydrophobicity was achieved. When femtosecond pulses were used, although grooves with high lateral resolution are obtained, they are too shallow to produce a significant increase in hydrophobicity. Overall, our results indicate the use of laser microstructuring for the fabrication of surfaces with controllable hydrophobicity, which can be exploited for technological applications.

Neste trabalho investigamos as modificações na morfologia superficial e estrutura de filmes finos de silício amorfo hidrogenado, resultantes da irradiação com pulsos ultracurtos de femtossegundos (150 fs, 775 nm e 1 kHz). Os processos de microfabricação foram conduzidos varrendo, a velocidade constante, um feixe laser com diferentes fluências (1,8 a 6,2 MJ/m2) sobre a amostra. Os espectros de transmissão apresentaram queda para amostras irradiadas, cujas imagens de microscopia eletrônica de varredura mostraram estruturas superficiais condizentes com o fenômeno de LIPSS (Laser Induced Periodic Surface Structures). Uma análise estatística das imagens de microscopia de força atômica foi realizada com um programa que identifica e caracteriza os domínios (picos) produzidos pela microfabricação. O histograma de altura da amostra irradiada com uma fluência de 3,1 MJ/m2 mostrou que a altura média dos picos produzidos é de 15 nm, menor que o centro da distribuição de alturas para uma amostra não irradiada. Porém, para fluências acima de 3,7 MJ/m2 a morfologia é dominada pela formação de agregados. Medidas de espectroscopia Raman revelaram a formação de uma fração de silício cristalino, após a irradiação com pulsos de femtossegundos, de até 77% para 6,2 MJ/m2. Determinamos ainda uma diminuição da dimensão dos nanocristais produzidos com o aumento da fluência do laser de excitação. Portanto, nossos resultados mostram que há um compromisso entre as propriedades obtidas pela microfabricação (transmissão, distribuição de picos, fração de cristalização e tamanho dos nanocristais produzidos) que deve ser levado em conta ao aplicar a técnica de microestruturação com laser de femtossegundos. / In this work we investigated surface morphology and structural modification on hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) thin films, resulting from femtosecond laser irradiation (150 fs, 775 nm and 1 kHz). Microfabrication processes were carried out scanning sample´s surface, at constant speed, with distinct laser fluencies (from 1.8 to 6.2 MJ/m2). A decrease was observed in the transmission spectra of irradiated samples, whose scanning electron microscopy images revealed surface structures compatible with the Laser Induced Periodic Surface Structure (LIPSS) phenomenon. A statistical analyzes of Atomic Force Microcopy images was performed using a specially developed software, that identifies and characterizes the domains (spikes) produced by the laser irradiation. The height histogram for a sample irradiated with 3.1 MJ/m2 reveals that the average height of the produced spikes is at 15 nm, which is smaller than the center of height distribution for non-irradiated sample. For fluencies higher than 3.7 MJ/m2, however, aggregation of the produced spikes dominates the sample morphology. Raman spectroscopy revealed the formation of a crystalline fraction of 77% for laser fluence irradiation of 6.2 MJ/m2, as well as a decrease in size of the produced crystals as a function of fluence. Therefore, our results indicate that there is a compromise of the sample transmission, spikes distribution, crystallization fraction and size of nanocrystals obtained by fs-laser irradiation, which has to be taken into consideration when using this material processing method.

Neste trabalho exploramos o uso de diferentes técnicas de microestruturação de materiais poliméricos a laser, visando a obteção de superfícies que podem ser aplicadas tanto no desenvolvimento de dispositivos fotônicos quanto de materiais biomédicos. Primeiramente, estudamos a influência da energia de pulso e velocidade de translação sobre as microestruturas produzidas na superfície de filmes de poli(2-metóxi-5-(2-etil-hexiloxi)-1,4-fenileno vinileno) (MEH-PPV). Observamos que a rugosidade da superfície microestruturada aumentou significativamente com o aumento da energia de pulso e velocidade de translação. Além disso, determinamos o limiar de energia para remoção de material, distinguindo o intervalo de energia para a remoção do polímero daquele que causa somente alterações morfológicas. Uma vez que as condições de microestruturação com pulsos laser de femtossegundos foram determinadas, aplicamos tal abordagem para fabricar um dispositivo eletroluminescente microestruturado, sem danificar o polímero e a camada de óxido de índio-estanho, utilizada como contato. Em uma segunda vertente do trabalho, estudamos a influência da energia do pulso ultracurto sobre as propriedades físico-químicas de filmes de quitosana. Neste caso, determinamos o limiar de energia para que ocorra mudança estrutural e remoção de material polimérico. Com isso, produzimos microestruturas com características mais hidrofílicas, além de superfícies com diferentes estruturações superficiais, que foram utilizadas para investigar seu potencial no estudo da formação de biofilme de Staphylococcus aureus. Neste caso, produzimos microestruturas com dimensões de 500 μm2 e diferentes periodicidades (variando de 4 a 12 μm) na superfície de filmes de quitosana e polimetilmetacrilato (PMMA). Com essas microestruturas, observamos distintos comportamentos para a formação de biofilme; no caso do PMMA, não houve distinção de desenvolvimento; quanto às amostras de quitosana, observamos uma preferência das bactérias por superfícies mais rugosas e regiões de bordas das microestruturas. Por fim, em uma terceira vertente do trabalho, utilizamos o método de estruturação direta por interferência para fabricar microestruturas periódicas em membranas de poliuretano, usando pulsos de nanossegundos. Com esse método, produzimos microestruturas de alta qualidade na superfície de membranas de poliuretano, com diferentes periodicidades (variando de 500 nm até 5 μm). Essa microestruturação permitiu a obtenção de amostras com comportamento de molhamento anisotrópico. De maneira geral, os resultados aqui apresentados, além de demonstrar a potencialidade das técnicas de microfabricação a laser, fornecem importantes informações sobre os parâmetros ótimos para microfabricação em filmes poliméricos, visando aplicações tanto em dispositivos fotônicos e optoeletrônicos quanto em biomateriais. / In this work we explored the use of laser micromachining methods to structure polymeric materials, aiming to obtain surfaces that can be applied in the development of photonic devices as well as biomedical materials. Firstly, we investigated the influence of pulse energy and translation speed on microstructures fabricated on the surface of poly[2-methoxy-5- (2\'-ethylhexyloxy)-p-phenylenevinylene] (MEH-PPV) films. We observed that the roughness of the microstructured surface significantly increased with the pulse energy and translation speed. Besides, we determined the energy threshold for material removal, distinguishing the energy range for polymer removal from that causing only structural changes. Once the proper laser micromachining conditions were determined, we were able to apply such approach to fabricate a functional microstructured electroluminescent device, without disrupting the indium tin oxide layer used as the contact for the devices. In the second part of the work, we studied the influence of femtosecond pulses on the structuring process of chitosan films. In this case, we determined the threshold energy that leads to structural change and material removal. We have been able to produced microstructures with hydrophilic characteristics, in addition to surfaces with different structuring that were used to study the formation of Staphylococcus aureus biofilm. For such purpose we produced microstructured areas of 500 μm2 and different periods (ranging from 4 to 12 μm) on the surface of chitosan and poly(methyl methacrylate)(PMMA) films. With these microstructures we observed different behaviors in the biofilm formation; in the case of PMMA, there was not distinction of development; concerning the chitosan samples we observed preferential bacterial growth on the rougher regions of the microstructures. Lastly, in a third part of the study, we used the method of direct laser interference patterning to fabricate periodic microstructures on polyurethane membranes, using nanosecond pulses. With this method, we produced high quality microstructures on the surface of polyurethane with different periodicity (from 500 nm to 5.0 μm). This approach allowed obtaining samples with anisotropic wetting behavior. In general, the results presented here, in addition to demonstrating the potential of the laser micromachining methods to structure polymeric samples, provides important information about the optimal parameters to micromachining of polymer films, aiming at applications in photonic devices, optoelectronics and biomaterials.

Neste trabalho investigamos as modificações na morfologia superficial e estrutura de filmes finos de silício amorfo hidrogenado, resultantes da irradiação com pulsos ultracurtos de femtossegundos (150 fs, 775 nm e 1 kHz). Os processos de microfabricação foram conduzidos varrendo, a velocidade constante, um feixe laser com diferentes fluências (1,8 a 6,2 MJ/m2) sobre a amostra. Os espectros de transmissão apresentaram queda para amostras irradiadas, cujas imagens de microscopia eletrônica de varredura mostraram estruturas superficiais condizentes com o fenômeno de LIPSS (Laser Induced Periodic Surface Structures). Uma análise estatística das imagens de microscopia de força atômica foi realizada com um programa que identifica e caracteriza os domínios (picos) produzidos pela microfabricação. O histograma de altura da amostra irradiada com uma fluência de 3,1 MJ/m2 mostrou que a altura média dos picos produzidos é de 15 nm, menor que o centro da distribuição de alturas para uma amostra não irradiada. Porém, para fluências acima de 3,7 MJ/m2 a morfologia é dominada pela formação de agregados. Medidas de espectroscopia Raman revelaram a formação de uma fração de silício cristalino, após a irradiação com pulsos de femtossegundos, de até 77% para 6,2 MJ/m2. Determinamos ainda uma diminuição da dimensão dos nanocristais produzidos com o aumento da fluência do laser de excitação. Portanto, nossos resultados mostram que há um compromisso entre as propriedades obtidas pela microfabricação (transmissão, distribuição de picos, fração de cristalização e tamanho dos nanocristais produzidos) que deve ser levado em conta ao aplicar a técnica de microestruturação com laser de femtossegundos. / In this work we investigated surface morphology and structural modification on hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) thin films, resulting from femtosecond laser irradiation (150 fs, 775 nm and 1 kHz). Microfabrication processes were carried out scanning sample´s surface, at constant speed, with distinct laser fluencies (from 1.8 to 6.2 MJ/m2). A decrease was observed in the transmission spectra of irradiated samples, whose scanning electron microscopy images revealed surface structures compatible with the Laser Induced Periodic Surface Structure (LIPSS) phenomenon. A statistical analyzes of Atomic Force Microcopy images was performed using a specially developed software, that identifies and characterizes the domains (spikes) produced by the laser irradiation. The height histogram for a sample irradiated with 3.1 MJ/m2 reveals that the average height of the produced spikes is at 15 nm, which is smaller than the center of height distribution for non-irradiated sample. For fluencies higher than 3.7 MJ/m2, however, aggregation of the produced spikes dominates the sample morphology. Raman spectroscopy revealed the formation of a crystalline fraction of 77% for laser fluence irradiation of 6.2 MJ/m2, as well as a decrease in size of the produced crystals as a function of fluence. Therefore, our results indicate that there is a compromise of the sample transmission, spikes distribution, crystallization fraction and size of nanocrystals obtained by fs-laser irradiation, which has to be taken into consideration when using this material processing method.

Neste trabalho, exploramos o uso de técnicas de microestruturação de materiais poliméricos a laser, visando a obtenção de superfícies superhidrofóbicas. Primeiramente, empregamos o fenômeno de transporte de massa em larga escala, obtido quando polímeros azoaromáticos são expostos a um padrão de interferência, para microestruturar a superfície dos filmes. Com esse método, produzimos uma morfologia superficial com formato semelhante ao de uma caixa de ovos, com espaçamento entre picos variando de 1,0 a 3,5 µm. Essa microestruturação permitiu a obtenção de amostras com distintas características hidrofóbicas; um ângulo de contato com água de 117º foi observado para a estrutura com período de 2 µm, o que corresponde a um aumento de 9º em relação à superfície não estruturada. Visando obter superfícies com características ainda mais hidrofóbicas, desenvolvemos uma técnica de microestruturação que utiliza pulsos laser para produzir micro-ranhuras por ablação na superfície polimérica. Neste caso, a morfologia da superfície produzida era composta por pilares, de seção reta quadrada, dispostos lado a lado, com distintos espaçamentos. Com esse tipo de microestruturação, e utilizando pulsos de 100 ps e 532 nm, observamos ângulos de contato com água acima de 150º, ou seja, o regime superhidrofóbico foi atingido Quando pulsos de femtossegundos foram utilizados, ranhuras com alta resolução lateral são obtidas, porém com pouca profundidade, o que não possibilitou a obtenção de um aumento significativo na hidrofobicidade. De maneira geral, nossos resultados mostram a viabilidade do uso de técnicas de microestruturação a laser para criar superfícies com propriedades de molhamento controlável, que podem ser exploradas para aplicações tecnológicas. / In this work, we investigate the use of laser microstructuring techniques to obtain superhydrophobic surfaces in polymeric materials. Initially, we employed the large-scale mass transport mechanism, obtained when azoaromatic polymers are exposed to an interference pattern, to structure the film surface. With this method, we produce an egg-crate-like surface morphology, with periods from 1.0 to 3.5 m that present distinct wetting properties. This method allowed obtaining samples with different hydrophobic characteristics; a contact angle with water of 117° was observed for the structure with period of 2 m, which corresponds to an increase of 9° with respect to the unstructured surface. Aiming at surfaces with higher hydrophobicities, we developed an ultrashort pulse micromachining technique to produce grooves, by ablation, on the polymer surface. In this case, square-shape pillar morphologies, with distinct periods, were fabricated. With this microstructuring method, and using 100 ps at 532 nm pulses, we observed contact angles with water above 150°, ie superhydrophobicity was achieved. When femtosecond pulses were used, although grooves with high lateral resolution are obtained, they are too shallow to produce a significant increase in hydrophobicity. Overall, our results indicate the use of laser microstructuring for the fabrication of surfaces with controllable hydrophobicity, which can be exploited for technological applications.

Pulsos ultracurtos de laser vêm sendo usados tanto para estudar e desenvolver processos ópticos não lineares em materiais, quanto para o seu processamento visando as mais diversas aplicações tecnológicas. Neste trabalho, estas duas áreas (estudos de não linearidades e processamento de materiais) foram exploradas em distintas amostras vítreas. Primeiramente, investigamos o espectro das propriedades ópticas não lineares de terceira ordem de vidros oxifluoroboratos de chumbo (50BO 1,5 - (50-x)PbF2 - xPbO) em função da variação da composição. Os espectros não lineares foram determinados na região do visível e infravermelho próximo pela técnica de varredura-z, utilizando um sistema laser de Ti: safira (775 nm, 150 fs, 1 kHZ) juntamente com um amplificador óptico paramétrico (470 a 2000 nm). Os resultados revelaram que a formação de oxigênios não ligantes favorece a resposta óptica não linear do material; o vidro com x = 50 apresentou as maiores não linearidades de terceira ordem, com índice de refração não linear de aproximadamente 4,7 x \'10 POT.-19\' \'M POT.2\'/W para comprimentos de onda entre 470 a 1550 nm, e coeficiente de absorção de dois fótons da ordem de 1 cm/GW, na região de engrandecimento de ressonância. Estes resultados, associados com a análise do fator de mérito e medidas de limitação óptica, sugerem que esses vidros têm potencialidades para aplicações em limitadores de potência e chaves puramente ópticas. Com relação ao processamento de materiais, utilizamos a técnica de microestruturação com laser de femtossegundos para produzir microestruturas em vidros borato de chumbo e borosilicatos. Foi possível obter linhas na superfície destes materiais, cuja largura pode ser controlada no intervalo de 3 a 35 µm pela alteração das condições de focalização, energia e velocidade de varredura do feixe. Ainda, através da irradiação com pulsos de femtossegundos foi possível produzir nanopartículas de cobre, cujo tamanho está em torno de 15 nm, tanto no volume quanto na superfície de um vidro borosilicato. Observamos que existe uma combinação ótima entre a velocidade de varredura do laser e a temperatura de tratamento térmico que permite a formação dessas nanopartículas apenas nas regiões irradiadas. / Ultrashort laser pulses have been used to study and develop nonlinear optical processes in materials, as well as for their processing, aiming at several technological applications. In this work, both areas (study of optical nonlinearities and materials processing) were exploited for different glass materials. Initially, we have studied the third order nonlinear optical spectrum of lead oxifluoroborate glasses (50BO 1,5 - (50-x)PbF2 - xPbO) as a function of the composition. The optical nonlinearities were determined from the visible to the near infrared employing the Z-scan technique, using a Ti: sapphire laser system (775 nm, 150 fs, 1 kHZ) and an optical parametric amplifier (470 a 2000 nm) as excitation sources. The results revealed that the formation of non-bridging oxygens favors the nonlinear optical properties of the material; the glass with x = 50 presents the higher third order nonlinearities, exhibiting a nonlinear index of refraction of about 4,7 x \'10 POT.-19\' \'M POT.2\'/W at the range of 470 - 1550 nm, and a two-photon absorption coefficient of approximately 1 cm/GW at the resonant enhancement region. Figure of merit analysis and optical limiting measurements suggest that these glasses have potential for applications in optical limiting and all-optical switching. Regarding materials processing, we have used femtosecond laser micromachining to produce microstructures in lead borate and borosilicate glasses. We were able to produce lines with controlled widths, from 3 - 35 µm, on the surface of the glasses by changing the focus, speed and energy of the laser beam. Moreover, using femtosecond laser pulses we obtained copper nanoparticles on the surface as well as in the bulk of a borosilicate glass. We have observed that there is an optimal combination between scanning speed and annealing temperature to promote the formation of nanoparticles at the regions irradiated by the laser.

Pulsos ultracurtos de laser vêm sendo usados tanto para estudar e desenvolver processos ópticos não lineares em materiais, quanto para o seu processamento visando as mais diversas aplicações tecnológicas. Neste trabalho, estas duas áreas (estudos de não linearidades e processamento de materiais) foram exploradas em distintas amostras vítreas. Primeiramente, investigamos o espectro das propriedades ópticas não lineares de terceira ordem de vidros oxifluoroboratos de chumbo (50BO 1,5 - (50-x)PbF2 - xPbO) em função da variação da composição. Os espectros não lineares foram determinados na região do visível e infravermelho próximo pela técnica de varredura-z, utilizando um sistema laser de Ti: safira (775 nm, 150 fs, 1 kHZ) juntamente com um amplificador óptico paramétrico (470 a 2000 nm). Os resultados revelaram que a formação de oxigênios não ligantes favorece a resposta óptica não linear do material; o vidro com x = 50 apresentou as maiores não linearidades de terceira ordem, com índice de refração não linear de aproximadamente 4,7 x \'10 POT.-19\' \'M POT.2\'/W para comprimentos de onda entre 470 a 1550 nm, e coeficiente de absorção de dois fótons da ordem de 1 cm/GW, na região de engrandecimento de ressonância. Estes resultados, associados com a análise do fator de mérito e medidas de limitação óptica, sugerem que esses vidros têm potencialidades para aplicações em limitadores de potência e chaves puramente ópticas. Com relação ao processamento de materiais, utilizamos a técnica de microestruturação com laser de femtossegundos para produzir microestruturas em vidros borato de chumbo e borosilicatos. Foi possível obter linhas na superfície destes materiais, cuja largura pode ser controlada no intervalo de 3 a 35 µm pela alteração das condições de focalização, energia e velocidade de varredura do feixe. Ainda, através da irradiação com pulsos de femtossegundos foi possível produzir nanopartículas de cobre, cujo tamanho está em torno de 15 nm, tanto no volume quanto na superfície de um vidro borosilicato. Observamos que existe uma combinação ótima entre a velocidade de varredura do laser e a temperatura de tratamento térmico que permite a formação dessas nanopartículas apenas nas regiões irradiadas. / Ultrashort laser pulses have been used to study and develop nonlinear optical processes in materials, as well as for their processing, aiming at several technological applications. In this work, both areas (study of optical nonlinearities and materials processing) were exploited for different glass materials. Initially, we have studied the third order nonlinear optical spectrum of lead oxifluoroborate glasses (50BO 1,5 - (50-x)PbF2 - xPbO) as a function of the composition. The optical nonlinearities were determined from the visible to the near infrared employing the Z-scan technique, using a Ti: sapphire laser system (775 nm, 150 fs, 1 kHZ) and an optical parametric amplifier (470 a 2000 nm) as excitation sources. The results revealed that the formation of non-bridging oxygens favors the nonlinear optical properties of the material; the glass with x = 50 presents the higher third order nonlinearities, exhibiting a nonlinear index of refraction of about 4,7 x \'10 POT.-19\' \'M POT.2\'/W at the range of 470 - 1550 nm, and a two-photon absorption coefficient of approximately 1 cm/GW at the resonant enhancement region. Figure of merit analysis and optical limiting measurements suggest that these glasses have potential for applications in optical limiting and all-optical switching. Regarding materials processing, we have used femtosecond laser micromachining to produce microstructures in lead borate and borosilicate glasses. We were able to produce lines with controlled widths, from 3 - 35 µm, on the surface of the glasses by changing the focus, speed and energy of the laser beam. Moreover, using femtosecond laser pulses we obtained copper nanoparticles on the surface as well as in the bulk of a borosilicate glass. We have observed that there is an optimal combination between scanning speed and annealing temperature to promote the formation of nanoparticles at the regions irradiated by the laser.