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Este trabalho apresenta a caracterização espectroscópica de dois conjuntos de vidros sódio aluminofosfatos co-dopados com Yb3+ e Tm3+, na região do visível e infravermelho, preparados em atmosfera de nitrogênio e ambiente. Nestas amostras, os íons de Yb3+ são empregados como doadores eficientes, da excitação em 980nm, com transferência de energia subseqüente para os íons Tm3+. Os resultados são discutidos em termos do conteúdo de OH- presentes em cada conjunto das amostras, e em função da concentração Tm2O3. As propriedades radiativas foram analisadas usando a teoria de Judd Ofelt, e empregando os resultados experimentais e teóricos, foram avaliadas as eficiências quântica das luminescências (h) dos diversos níveis. Os resultados indicam que as amostras preparadas em atmosfera do N2, com um conteúdo de OH- menor, apresentam propriedades superiores do que aquelas preparadas em atmosfera ambiente. Entre estas propriedades destacamos a transmissão no infravermelho, a qual é 30% mais extensa, as intensidades de emissão são mais elevadas, e a diminuição dos efeitos de supressão da luminescência, caracterizando-os como materiais potenciais para a geração do laser alta potência, bem com conversão ascendente de energia eficiente. Também foram estudados os processos de transferência de energia, usando os modelos teóricos de Förster, Dexter e Miyakawa, calculando-se os parâmetros de transferência de energia. Os processos principais de transferência de energia analisados foram: migração da energia entre íons de Yb3+, transferência de energia entre íons Yb3+ e Tm3+, e interações com radicais OH-. Os resultados indicam que transferência de energia Yb-Tm favorece a emissão em 1800 nm, e não há nenhuma evidência da supressão da luminescência até concentração de 2% de Tm2O3. / This work presents a throughout near-infrared and visible spectroscopic characterization of two sets of Yb3+ and Tm3+ codoped sodium aluminophosphate glasses, prepared in nitrogen and ambient atmospheres. In these samples, the Yb3+ ions are employed as efficient sensitizers of 0.98 µm excitation, with subsequent energy transfer to Tm3+ ions. Results are discussed in terms of the inferred OH- content in each set of samples, and as a function of Tm2O3 concentration. Radiative properties are analyzed using Judd Ofelt theory, and by employing experimental and theoretical data, the fluorescence quantum efficiencies h of several levels are evaluated. Results indicate that samples prepared in N2 atmosphere, with lower OH- content, present superior properties than those prepared in ambient atmosphere. Among these properties are a 30% more extensive infrared transmission of the host matrix, higher emission intensities, and decreased quenching effects, characterizing them as potential materials for high power laser generation, as well as efficient upconversion. Also the energy transfer processes were studied, by using Förster, Dexter and Miyakawa theoretical models, the energy transfer parameters were calculated. The main ion-ion energy transfer processes analyzed were: energy migration among Yb3+ ions, energy transfer between Yb3+ and Tm3+ ions, and interactions with OH- radicals.The results indicated that Yb®Tm energy transfer favors 1.8 ?m emission, and there is no evidence of concentration quenching up to 2% Tm2O3 doping.

Este trabalho apresenta a caracterização espectroscópica de dois conjuntos de vidros sódio aluminofosfatos co-dopados com Yb3+ e Tm3+, na região do visível e infravermelho, preparados em atmosfera de nitrogênio e ambiente. Nestas amostras, os íons de Yb3+ são empregados como doadores eficientes, da excitação em 980nm, com transferência de energia subseqüente para os íons Tm3+. Os resultados são discutidos em termos do conteúdo de OH- presentes em cada conjunto das amostras, e em função da concentração Tm2O3. As propriedades radiativas foram analisadas usando a teoria de Judd Ofelt, e empregando os resultados experimentais e teóricos, foram avaliadas as eficiências quântica das luminescências (h) dos diversos níveis. Os resultados indicam que as amostras preparadas em atmosfera do N2, com um conteúdo de OH- menor, apresentam propriedades superiores do que aquelas preparadas em atmosfera ambiente. Entre estas propriedades destacamos a transmissão no infravermelho, a qual é 30% mais extensa, as intensidades de emissão são mais elevadas, e a diminuição dos efeitos de supressão da luminescência, caracterizando-os como materiais potenciais para a geração do laser alta potência, bem com conversão ascendente de energia eficiente. Também foram estudados os processos de transferência de energia, usando os modelos teóricos de Förster, Dexter e Miyakawa, calculando-se os parâmetros de transferência de energia. Os processos principais de transferência de energia analisados foram: migração da energia entre íons de Yb3+, transferência de energia entre íons Yb3+ e Tm3+, e interações com radicais OH-. Os resultados indicam que transferência de energia Yb-Tm favorece a emissão em 1800 nm, e não há nenhuma evidência da supressão da luminescência até concentração de 2% de Tm2O3. / This work presents a throughout near-infrared and visible spectroscopic characterization of two sets of Yb3+ and Tm3+ codoped sodium aluminophosphate glasses, prepared in nitrogen and ambient atmospheres. In these samples, the Yb3+ ions are employed as efficient sensitizers of 0.98 µm excitation, with subsequent energy transfer to Tm3+ ions. Results are discussed in terms of the inferred OH- content in each set of samples, and as a function of Tm2O3 concentration. Radiative properties are analyzed using Judd Ofelt theory, and by employing experimental and theoretical data, the fluorescence quantum efficiencies h of several levels are evaluated. Results indicate that samples prepared in N2 atmosphere, with lower OH- content, present superior properties than those prepared in ambient atmosphere. Among these properties are a 30% more extensive infrared transmission of the host matrix, higher emission intensities, and decreased quenching effects, characterizing them as potential materials for high power laser generation, as well as efficient upconversion. Also the energy transfer processes were studied, by using Förster, Dexter and Miyakawa theoretical models, the energy transfer parameters were calculated. The main ion-ion energy transfer processes analyzed were: energy migration among Yb3+ ions, energy transfer between Yb3+ and Tm3+ ions, and interactions with OH- radicals.The results indicated that Yb®Tm energy transfer favors 1.8 ?m emission, and there is no evidence of concentration quenching up to 2% Tm2O3 doping.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la mission spatiale Rosetta et porte sur les propriétés spectrophotométriques de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko à l’aide de l’instrument OSIRIS. Cet instrument est composé de deux caméras pour les observations du noyau et de la coma de la comète. Elles permettent d’acquérir des images avec des filtres qui opèrent dans la gamme du proche UV au proche IR. Dans un premier temps, j'ai analysé les courbes spectrophotométriques des taches claires qui sont apparues sur le noyau de la comète. Une étude comparative de celles-ci grâce aux données du spectro-imageur VIRTIS a ainsi permis de constater que les taches claires sont liées à la glace de H2O. Dans un second temps, j’ai entrepris une étude spectrophotométrique de la région Khonsu, qui a mis en évidence les variations saisonnières de la pente spectrale de différents terrains. Par la suite, j’ai élargi mon analyse des taches à tout le noyau de la comète. J’ai détecté plus de 50 taches claires dues à la présence de glace de H2O et j’ai produit une carte pour repérer leurs emplacements sur le noyau, afin d’étudier plus en détail leur répartition et leur évolution au cours de temps. Ceci m’a permis d’identifier quatre types de taches regroupés en fonction de leur morphologie et de constater qu'elles sont dues à différentes sources d'activité cométaire. / This thesis is based on the spectrophotometric properties of the comet 67P/Churyumov-Gerasimenko, using the OSIRIS instrument of Rosetta space mission. Composed of two scientific cameras to observe the nucleus and the coma of the comet, OSIRIS images are acquired with multiple filters, that span the near-UV to near-IR wavelength range. They were used to study the spectrophotometric curves of the exposed bright features that appeared on the surface of the cometary nucleus, leading to a comparative study, that was carried out in collaboration with the VIRTIS spectro-imager aboard Rosetta, that demonstrated, that these exposures are related to H2O ice, using its absorption band located at 2 microns. The thesis further details a spectrophotometric study of the Khonsu region in the southern latitudes of the comet, where the seasonal variation of the spectral slope of different types of terrains is explored. Finally, the results of an extended survey of exposed bright features are presented. More than 50 individual features are presented under four morphologies along with an albedo calculation, suggesting that different activity sources are responsible for their appearance on the nucleus.

[ES] Esta tesis se ha centrado en el modelado, diseño y demostración experimental de un sensor espectroscópico integrado basado en un AWG (del inglés Arrayed Waveguide Grating). El dispositivo ha sido diseñado y fabricado en una nueva plataforma de nitruro de silico (Si3N4) en oxido de silico (SiO2) desarrollada en España. El trabajo realizado en esta tesis se puede dividir en dos secciones principalmente. En la primera parte, se describe el panorama general de las plataformas de Si3N4 existentes y su estado del arte, junto con la descripción de los procesos de fabricación y caracterización de nuestra plataforma de Si3N4 con 300 nm de altura en la capa de guiado. En la segunda parte, se presenta el dispositivo bautizado como Integrated Optical Spectroscopic Sensor (IOSS). El IOSS consiste en un AWG cuyo conjunto de guías de onda está dividido en dos subgupos diseñados para replicar los canales del AWG. Las guías de uno de los subgrupos contienen ventanas de sensado, que están definidas por secciones en las que el núcleo de las guías está al descubierto y, por tanto, en contacto con el medio que las rodea. De esta manera, el sensado se lleva a cabo mediante la interacción del campo evanescente con la muestra depositada. Las guías del segundo subconjunto permanecen inalteradas. Por lo tanto, el dispositivo proporciona al mismo tiempo los espectros de sensado y de referencia. El modelo matemático del IOSS, su procedimiento de diseño y la prueba de concepto del sensor configurado para espectroscopía de absorción se describen en esta tesis. / [CAT] La present tesi s'ha centrat en el modelatge, disseny i demostració experimental d'un sensor espectroscòpic integrat basat en un AWG (de l'anglès Arrayed Waveguide Grating). El dispositiu ha sigut dissenyat i fabricat en una nova plataforma de nitrur de silici (Si3N4) en òxid de silici (SiO2) desenvolupada a Espanya. El treball realitzat en aquesta tesi es pot dividir en dues seccions principalment. En la primera part, es descriu el panorama general de les plataformes de Si3N4 existents i el seu estat de l'art, juntament amb la descripció dels processos de fabricació i caracterització de la nostra plataforma de Si3N4 amb 300 nm d'altura en la capa de guiat. En la segona part, es presenta el dispositiu batejat com Integrated Optical Spectroscopic Sensor (IOSS). El IOSS consisteix en un AWG en el que el seu conjunt de guies d'ona està dividit en dos subgrups dissenyats per a replicar els canals del AWG. Les guies d'un dels subgrups conté finestres de detecció, que estan definides per seccions en les quals el nucli de les guies d'ona està al descobert i en contacte amb el mitjà que li envolta. D'aquesta manera, la detecció es duu a terme mitjançant la interacció del camp evanescent amb la mostra depositada. Les guies del segon subconjunt romanen inalterades. Per tant, el dispositiu proporciona al mateix temps els espectres de detecció de referència. El model matemàtic del IOSS, el seu procediment de disseny i la prova de concepte del sensor configurat per a espectroscopia d'absorció es descriuen en aquesta tesi. / [EN] This thesis is focused on the model, design and experimental demonstration of an integrated spectroscopic sensor based on a modified Arrayed Waveguide Grating (AWG). The device has been designed and fabricated in a new silicon nitride (Si3N4) on silicon oxide (SiO2) platform developed in Spain. The work performed for this thesis can be then divided into two main sections. In the first part, an overview of the existing Si3N4 platforms and their state of art is described, alongside the report on the fabrication and characterization of our 300 nm guiding film height Si3N4 platform. On the second part, the device named Integrated Optical Spectroscopic Sensor (IOSS) is presented. The IOSS consists of an AWG which arrayed waveguides are divided into two sub-sets engineered to replicate the AWG channels. The waveguides of one of the sub-sets contain sensing windows, defined as waveguides sections which core is in contact with the surrounding media. Thus, the sensing is performed through evanescent field interaction with the sample deposited. The waveguides from the second sub-set remain isolated. Therefore, the device provides both sensing and reference spectra. The IOSS mathematical model, design procedure and proof of concept configured for absorption spectroscopy are reported in this thesis. / Micó Cabanes, G. (2020). Integrated Spectroscopic Sensor fabricated in a novel Si3N4 platform [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/159381 / TESIS