Made available in DSpace on 2014-10-09T12:25:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:03:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 11317.pdf: 3423206 bytes, checksum: bf89075f85fedad2515b1bf4995078c2 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Intituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares, IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:27:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:04:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Lasers de estado sólido sintonizáveis com uma estreita largura de linha de emissão na região do vermelho são uma alternativa conveniente aos lasers de corante para aplicações em espectroscopia de alta resolução. Nesse trabalho, foram investigados lasers contínuos de Nd:YLiF4 e Nd:YVO4 operando em frequência única na região de 1,32 - 1,34μm, assim como a geração de segundo harmônico (GSH) desses lasers usando cristais de BiB3O6 (BiBO) e KTiOPO4 com inversão periódica de domínios (ppKTP), para a obtenção da emissão no vermelho (0,65 - 0,67μm). Utilizando um laser de Nd:YVO4 operando em frequência única em uma configuração em anel com um cristal não linear BiBO do tipo I, demonstrou-se o recorde de 680mW no vermelho em 671,1nm, sem a utilizaçãde nenhum elemento seletivo. Uma intonia em todo o ganho (~4 nm) foi obtida atravésda inserção de um etalon com filme refletor (R = 40%) e com 100μm de espessura, o que reduziu a potência de saída no vermelho para 380mW no comprimento de onda de maior ganho (671,15 nm). Em 1342nm foi demonstrada uma potência de saída de 1,5W em frequência única quando utilizado um espelho de saída com transmissão de 2%. Foi demonstrado ainda uma ótima eficiência de conversão de segundo harmônico em um laser em anel de Nd:YLF na polarização π (λ = 1321,5nm) quando usando um cristal de ppKTP. Este laser forneceu 1,4W em frequência única no vermelho em 660,5nm. Essa potência é a máxima que pode ser extraída desse laser no segundo harmônico e no fundamental quando utilizado um espelho com transmissão ótima. Utilizando um etalon com filme refletor (R = 25%), o laser pôde ser sintonizado em Δλ ~ 1,6nm. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP / FAPESP: 06/57945-3

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:33:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:05:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Neste trabalho foi desenvolvido um novo método voltado para a caracterização de lentes térmicas em materiais fotônicos, utilizados como meios ativos no desenvolvimento de lasers. Este método baseia-se em interferometria por padrão de speckle eletrônico (ESPI), utilizando dois lasers de diodo multímodo sintonizados a diferentes freqüências. Com o ajuste desta diferença, foi possível escolher uma resolução apropriada para medirmos as variações geradas no raio de curvatura da frente de onda, relacionados ao efeito térmico. Para os nossos experimentos escolhemos uma amostra vítrea de aluminato de cálcio dopado com 4% de érbio; e potências de bombeio incidentes de até 1,76 mW do laser de bombeio. Os lasers de diodo foram sintonizados para ter um intervalo de contorno por volta de 120 m. Com o aumento da potência absorvida pela amostra, observamos a diminuição da curvatura da frente de onda incidente na CCD, devido ao aumento da potência da lente térmica gerada. Através de uma análise paraxial dos feixes, foi feita uma aproximação para obtermos os valores das lentes para cada configuração, apresentando comprimentos focais de 131,39 mm a 42,76 mm. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:41:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:05:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O objetivo deste estudo foi avaliar, in vitro, a resistência de união de retentores intrarradiculares previamente irradiada com laser de diodo em alta intensidade (&lambda;= 830 nm), tanto em regime contínuo como pulsado. Foram utilizados retentores intrarradiculares metálicos ou de fibra de vidro, cimentados com fosfato de zinco ou cimento resinoso auto-condicionante. Assim, as variáveis analisadas foram o regime de irradiação, o tipo de retentor intrarradicular e o tipo de agente cimentante na resistência de união. Estas variáveis foram analisadas, in vitro, nos 3 terços radiculares (cervical, médio e apical) de 90 dentes humanos endodonticamente tratados, preparados para receber retentor intrarradicular e irradiados com laser de diodo em alta intensidade (830 nm). Após a irradiação os retentores foram cimentados com cimento de fosfato de zinco ou com cimento resinoso autocondicionante. As raízes foram seccionadas por meio de cortes transversais dos terços cervical, médio e apical, obtendo-se, assim, seis amostras de cada raiz. Cada uma das amostras foi submetida ao ensaio de resistência de união de maneira cega. Conclui-se que a resistência mecânica à compressão de retentores intrarradiculares em dentina previamente irradiada com laser de diodo de alta intensidade (&lambda;= 830 nm) apresentou maiores valores na dentina intrarradicular tanto no regime contínuo como pulsado, sendo ligeiramente superior no regime pulsado. Foi possível verificar que, nos terços médio e cervical, a irradiação com laser de diodo pulsado (Pm = 1 W, I = 994 W/cm2) resultou em maiores valores de resistência de união, com ambos os cimentos e ambos os tipos de núcleo. Houve diferença estatisticamente significante nos valores de união nos diferentes terços dos grupos tratados, sendo superior para o terço cervical (p < 0,05). Assim, a técnica de irradiação do conduto com laser de diodo mostrou-se eficaz no aumento da resistência de união de retentores intrarradiculares. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:55:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:05:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A utilização de lasers de estado sólido bombeados por diodos laser tem atraído interesse crescente devido a sua alta eficiência, seu tamanho compacto e com a possibilidade da operação com altas potências-pico. O objetivo deste trabalho foi estudar configurações de cavidades ressonantes laser, que possibilitem a obtenção de pulsos chaveados Q e futura dobra de freqüência, para aplicações em LIDAR (Light Detection and Ranging), utilizando como meio ativo cristais de Nd:YLF crescidos pelo método de Czochralski no Centro de Lasers e Aplicações IPEN USP, com bombeio lateral por diodo laser, com uma, duas, quatro e nove reflexões internas totais do feixe laser na superfície do cristal. Das seis cavidades construídas, três cavidades foram desenvolvidas para operarem com baixo ganho, grande armazenamento de energia e com grande aproveitamento de inversão de população, bombeadas com diodo laser em 806 nm e outras três cavidades foram desenvolvidas para operarem com alta absorção de bombeio e alto ganho, bombeadas com diodo laser emitindo em 797 nm. Das seis cavidades desenvolvidas, as que apresentaram melhor eficiência de conversão óptica, foram as cavidades operando com alto ganho e alta absorção (cavidade quatro a seis), com 29,5% e 20,7% de eficiência de conversão óptica, propiciando a obtenção de pulsos chaveados de 20 ns com potência-pico de 160kW. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:54:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:07:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Lasers de estado sólido bombeados por diodo têm suprido grande parte da demanda por lasers de alta potência, juntamente com uma boa qualidade de feixe, além de oferecer a geração de radiação laser na região do visível. Dentre esses lasers, destacam-se os lasers de fibra, capazes de atingir altíssimas potências mantendo a qualidade de feixe devido a sua forma especial, que confina a radiação por longas extensões de fibra. Nesse trabalho foi caracterizada a emissão de vidros teluretos dopados com Yb3+ emitindo no azul (efeito cooperativo 500 nm) e de vidros germanatos dopados com Er3+ e codopados com Yb3+, emitindo no verde e no vermelho. Esses dois materiais foram também caracterizados na forma de fibra. Além disso, foram caracterizadas as perdas de uma fibra de Nd:YLF e o ganho desta em duas configurações de bombeamento, lateral e longitudinal. Como resultados, as fibras de teluretos apresentaram emissões no azul centradas em 500 nm e as fibras de germanatos apresentaram um aumento das emissões no visível com a inserção de Yb3+ como sensibilizador, demonstrando emissões no vermelho mais intensas que no verde. Ambas as fibras apresentaram perfis semelhantes às de seus respectivos vidros volumétricos. A fibra de Nd:YLF apresentou um ganho superior as perdas, para a configuração longitudinal, caracterizando-se como um amplificador, sendo assim, existe uma grande possibilidade de ocorrer a ação laser dessa fibra em trabalhos futuros. Esse resultado seria inédito, uma vez que, aos nossos conhecimentos, nunca antes foi obtida uma ação laser com tal fibra. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP / FAPESP:06/52788-7

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:51:44Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:09:03Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Lasers sintonizáveis ao redor de 2,3 &#956;m são interessantes para várias áreas, como detecção de gases, sensoriamento remoto e aplicações médicas. O túlio é o principal sistema entre os lasers de terras-raras com essa emissão e pode ser bombeado diretamente ou por meio de um sensibilizador como o itérbio. Neste trabalho, apresenta-se a obtenção de um laser de Yb:Tm:YLF com emissão de 620 mW em 2,3 &#956;m bombeado em 960 nm por diodo-laser de 20 W do tipo barra em regime quase-contínuo. Investiga-se o bombeamento de um cristal de Tm:YLF em 685 nm e obtém-se de forma inédita um laser de Yb:Tm:YLF bombeado simultaneamente em 685 e 960 nm. Demonstra-se teórica e experimentamente sua maior eficiência em relação ao bombeamento apenas por 960 nm. Por meio de simulações numéricas e soluções analíticas, mostra-se a melhor relação de potência de bombeamento de cada comprimento de onda para se otimizar o laser. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Tandem pumping technique are traditionally adopted to develop > 3-kW continuous-wave (cw) Yb3+-doped fiber lasers, which are usually pumped by other fiber lasers at shorter wavelengths (1018 nm e.g.). Fiber lasers directly pumped by laser diodes have higher wall-plug efficiency and are more compact. Here we report two high brightness monolithic cw fiber laser sources at 1080 nm. Both lasers consist of a cw fiber laser oscillator and one laser-diode pumped double cladding fiber amplifier in the master oscillator-power amplifier configuration. One laser, using 30-mu m-core Yb3+-doped fiber as the gain medium, can produce > 5-kW average laser power with near diffraction-limited beam quality (M-2<1.8). The slope efficiency of the fiber amplifier with respect to the launched pump power reached 86.5%. The other laser utilized 50-mu m-core Yb3+-doped fiber as the gain medium and produced > 8-kW average laser power with high beam quality (M-2: similar to 4). The slope efficiency of the fiber amplifier with respect to the launched pump power reach 83%. To the best of our knowledge, this is the first detailed report for > 5-kW near-diffraction-limited and > 8-kW high-brightness monolithic fiber lasers directly pumped by laser diodes.

In the last decade, the power generation mix and the energy markets have been affected by the growing development of distributed and renewable energy sources.Nevertheless, a significant drawback of solar and wind energy is their intermittent and weather-dependent production, which often leads to a mismatch between renewable energy production and its use. Thus, the need for energy storage is recently emerging and becoming more relevant in this era of the energy transition. Among several technologies, today, pumped hydro energy storage (PHES) represents the largest share of the energy storage systems in the world. However, possible new investors, who might be attracted by potential profit in PHES, are repelled bythe long payback period and the scarcity of adequate site topology for such power plants. Relevant design decisions can be taken to reduce the costs and improve the performance or to escape the PHES topographical requirements. For this reason, the first part of this PhD thesis reviews and provides potential assessments of some unconventional PHES systems, applied in synergy with existing infrastructures. Such is the standpoint of micro facilities near waterway locks, or underground cavities used as lower reservoirs (UPSH), or the use of pump-turbines at variable geometryto cope with fluctuating loads.Moreover, important information on PHES in micro-scale is largely missing and their potential in distributed energy systems still needs to be unveiled. In the attempt to fill this gap, this thesis provides a techno-economic overview of the design and characterization of a first-of-its-kind PHES micro facility. In micro-scales hydropower projects, the initial capital cost of a conventional hydroelectric unit is hard to be determined and often economically prohibitive. Interestingly, in order to cut the total capital investment, the micro-PHES prototype runs with a single centrifugal pump for both pumping and generating phases and exploits existing stormwater reservoirs. The variable speed regulation is also implemented and it allows the pump to constantly operate at the maximum hydraulic efficiency in order to deal with load variations. In the same way, the pump working in reverse, namely pump as turbine (PaT), runs at the most suitable speed and it keeps a high efficiency over a wide load range. In addition, the analysis of the techno-economic parameters for such a system provides an important dataset for micro-PHES feasibility breakdown.PaTs are a legitimate cost-effective option in micro hydropower but an universal performance prediction does not exist. Their hydraulic efficiency can possibly shift from the higher efficiency of traditional hydraulic turbines. Nowadays, these reasons restrict PaTs exploitation. In this thesis, a multivariate regression method is applied to the CFD results to build a surrogate model of the PaT hydraulic characteristics as a function of the cutwater geometrical modifications. Based on this model, an optimization problem is solved to identify the most advantageous geometrical assetof the PaT cutwater to maximize the hydraulic efficiency. The presented methodology and design optimization of the cutwater in PaTs, which are extremely suited to our current energy generation needs, provides a unique and much-sought guide to its performance, improvements, and adaptation to hydropower. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur et technologie / info:eu-repo/semantics/nonPublished

The objective of this thesis is creation of technical and economic assessment of the suitability of pumped storage hydroelectric power plant Smědavský vrch. Thesis contain's technological design, power output and whole economic solution of the project with regard to construction and business.