Efeitos ópticos não-lineares foram estudados em filmes finos de silício amorfo hidrogenado através da técnica de varredura-Z, que utiliza um único feixe de luz laser de onda contínua, modulado na escala de tempo de milissegundos. Em tal técnica, amostras do material foram deslocadas ao longo da região focal de um feixe com perfil de intensidade gaussiano e comprimento de onda de 532 nm, enquanto a transmitância da luz foi medida no campo distante. Os filmes foram depositados sobre vidro pela técnica PECVD a baixas temperaturas (entre 50 °C e 200 °C) e foi utilizado fósforo como impureza dopante: variando-se a concentração do gás fosfina durante a deposição do material, obtêm-se diferentes quantidades de fósforo incorporado no Si-a:H. Durante a realização da varredura-Z, foi observado o efeito de lente térmica no sinal da transmitância e a resolução temporal do sinal medido possibilitou o ajuste dos dados experimentais ao Modelo de Lente Térmica. A partir dos parâmetros desse ajuste, foi possível determinar a difusividade térmica das amostras (D ~ 3x10-³ cm²/s) e estimar sua condutividade térmica (K ~ 5x10-³ W/Kcm) e seu coeficiente de temperatura do caminho óptico (ds/dT). Além disso, os valores dos deslocamentos de fase do feixe (´teta\') e dos tempos característicos de formação da lente térmica (tc0) foram obtidos. Efeitos ópticos de origem térmica geralmente são indesejados em dispositivos fotônicos e, para evitá-los, o estudo e o conhecimento das propriedades ópticas não-lineares dos materiais que compõem tais dispositivos são de grande importância. Ademais, aplicações em microssensores podem ser baseadas nas propriedades do Si-a:H estudadas neste trabalho, como, por exemplo, sua condutividade térmica. / Nonlinear optical effects have been studied in hydrogenated amorphous silicon films through the single beam Z-scan technique, using a modulated CW laser in the millisecond time-scale regime. In this technique, the samples were moved along the focal region of a focused gaussian laser beam with wavelength of 532 nm, while the light transmittance in the far field was measured. The films were deposited on glass by low temperature PECVD technique (from 50 °C to 200 °C) and phosphorus were used as a dopant impurity: during the material deposition, different concentrations of phosphine gas cause different amounts of incorporated phosphorus into a-Si:H. The thermal lens effect was observed in the transmittance signal, so the experimental data from the time-resolved Z-scan mode could be fitted in the Thermal Lens Model. It was possible to determine the samples thermal diffusivity (D ~ 3x10-³ cm²/s) and to estimate their thermal conductivity (K ~ 5x10-³ W/Kcm) and temperature coefficient of the optical path length change (ds/dT) through those fittings. Besides, the phase shift (\'teta\') and the thermal lens characteristic time (tc0) were achieved. Thermal optical effects are unwanted to photonics devices, therefore studying and knowing these effects is very important to avoid them. Moreover, applications to microsensor devices may use the a-Si:H properties studied in this work as, for example, its thermal conductivity.

No presente estudo investigou-se amostras de plasma com DNA livre circulante (DNA LC) por meio da técnica Varredura Z. Esta é uma técnica eficiente na determinação de parâmetros de diferentes materiais, tais como cristais líquidos, ferrofluidos e compostos biológicos. Esta experiência é realizada através da focalização de um feixe laser de perfil gaussiano numa amostra. Na medida em que a amostra se aproxima do foco da lente, a intensidade do feixe aumenta e alcança seu valor máximo no ponto focal, então diminui para pontos distantes do foco. Na região próxima ao ponto focal se amplificam os fenômenos não-lineares. Recentemente foi demonstrado que níveis elevados de DNA LC no plasma ocorrem com frequência em pacientes com vários tipos de câncer, podendo ser utilizados para discriminar pacientes com malignidade de pessoas saudáveis. As amostras de DNA LC, submetidas ao experimento Varredura Z, forneceram respostas ópticas devido ao fenômeno de lente térmica. Os resultados revelaram que a amplitude de lente térmica das amostras extraídas do plasma de pacientes com malignidade difere daquela de doadores sãos. A técnica Varredura Z se mostrou mais vantajosa em relação a outras biológicas porque revelou uma maior diferença entre os grupos estudados e tem o caráter de detectar mudanças estruturais no DNA LC. / In the present study plasma samples with cell-free DNA were investigated by means of the Z-Scan technique. This is a powerfull technique in determining parameters of different materials, such as liquid crystals, ferrofluids and biological compounds. This experiment is performed by focusing a Gaussian profile laser beam on a sample. As the sample approaches the focus of the lens, the intensity of the beam increases and reaches its maximum value at the focal point, then decreases to points distant from the focus. In the region near the focal point non-linear phenomena are amplified. It has recently been demonstrated that high levels of plasma cell-free DNA occur frequently in patients with various cancers and can be used to discriminate patients with malignancy from healthy donors. The cell-free DNA samples, submitted to the Z-Scan experiment, provided optical responses due to the thermal lens phenomenon. The results revealed that the thermal lens amplitude of samples extracted from the plasma of patients with malignancy differs from that of healthy donors. The Z-Scan technique was more advantageous than other biological ones because it revealed a greater difference between the studied groups and has the character of detecting structural changes in cell-free DNA.

The beam quality and the system efficiency of a diode-pumped solid-state laser source are directly related to the thermal profile inside the laser crystal. The thermal profile in a laser crystal should be made uniform in order to reduce the negative effects of the thermal lens. However, the absorbed pump profile that forms a uniform thermal profile inside the gain medium may adversely affect the system efficiency. In this thesis, a computational and empirical method was developed for designing pumping chambers that results in a suitable thermal profile inside the gain medium, and thus desired laser beam quality was achieved while keeping the system efficiency at an acceptable level. Accomplishment of this thesis work will lead to the design of pumping chambers and resonators in high power laser systems operating at even higher thermal loads.

The dissertation presents theoretical and experimental studies on the physical origin of the signal in photothermal microscopy of single particles. This noninvasive optical far field microscopy scheme allows the imaging and detection of single absorbing nanoparticles. Based on a heat-induced pertur- bation in the refractive index in the embedding medium of the nanoscopic absorber, a corresponding probe beam modification is measured and quantified. The method is well established and has been applied since its first demonstration in 2002 to the imaging and characterization of various absorbing particle species, such as quantum dots, single molecules and nanoparticles of different shapes. The extensive theoretical developments presented in this thesis provide the first quantitative assess- ment of the signal and at the same time enlarge its phenomenology and thereby its potential. On the basis of several approximation schemes to the Maxwell equations, which fundamentally gov- ern the interaction of light with inhomogeneities, several complementing models are devised which describe the photothermal signal both qualitatively and quantitatively. In succession an interdepen- dent and self-consistent set of theoretical descriptions is given and allows important experimental consequences to be drawn. In consequence, the photothermal signal is shown to correspond to the action of a nanoscopic (thermal) lens, represented by the spherically symmetric refractive index pro- file n(r) which accompanies the thermal expansion of the absorber’s environment. The achieved quantification allows the direct measurement of absorption cross-sections of nanoparticles. Further, a qualitatively new phenomenology of the signal is unraveled and experimentally demonstrated. The separate roles of the probing and the heating beams in photothermal microscopy is dismantled and the influence of their relative alignment shown to allow for a controlled adjustment of the effective detection volume. For the first time, both positive and negative signals are demonstrated to occur and to be the characteristic signature of the lens-like action on the probe beam. The detection of the probe beam’s modification is also shown to sensitively depend on the aperture used in the detection chan- nel, and a signal optimization is shown to be feasible. Also, a generalization of the detectable signal via the use of a quadrant photodiode is achieved. Specifically, measuring the far field beam deflec- tion the result of the beam passing the lens off-center manifests in a laterally split detection volume. Hereby, finally each classical photothermal spectroscopic techniques has been shown to possess its microscopic counterpart. Central to the understanding of this generalized and new phenomenology is a scalar wave-optical model which draws an analogy between the scattering of a massive particle wave-packet by a Coulomb potential and the deflection of a focused beam by a photonic potential connected with the thermal lens. The significance of the findings is demonstrated by its methodological implications on photother- mal correlation spectroscopy in which the diffusion dynamics of absorbing colloidal particles can be studied. The unique split focal detection volumes are shown to allow the sensitive measurement of a deterministic velocity field. Finally, the method is supplemented by a newly introduced sta- tistical analysis method which is capable of characterizing samples containing a heterogeneous size distribution.

In this work, we have investigated the thermal properties (diffusivity (D), conductivity (K), temperature coefficient of the optical path length change (ds/dT), etc) and loss processes owing to the ion-ion interactions, in Nd3+ doped laser materials, specifically YAG ceramic and CGGG crystal. Since the fluorescence quantum efficiency, , is directly related to these mechanisms that lead to luminescence quenching, the studies were carried out mainly observing the effects of these processes on . To this goal we used mainly the thermal lens technique and conventional spectroscopy. In Nd:YAG ceramic, we have investigated the losses due to down-conversion or, as they are well known, concentration quenching that are basically cross relaxation (CR) and energy migration (EM). From these results, it was concluded that the main source of luminescence quenching is CR and that the small ds/dT value together with the high optimum concentration put this material as candidate for several applications. In Nd:CGGG crystal, we have studied the loss processes owing to upconversion or, as is better known, upconversion Auger (UA) or energy transfer upconversion, which are important in laser systems of high. / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho investigamos as propriedades térmicas (difusividade (D), condutividade (K), variação do caminho óptico com a temperatura (ds/dT), etc) e processos de perdas devido a interações entre íons, em materiais lasers dopados com Nd3+, especificamente cerâmica de YAG e cristal CGGG. Desde que a eficiência quântica de fluorescência, , está diretamente relacionada com esses mecanismos que levam a supressão da luminescência, os estudos foram realizados principalmente observando os efeitos desses agentes sobre . Para esse propósito, usamos principalmente a técnica de lente térmica e espectroscopia convencional. Na cerâmica de Nd:YAG investigamos as perdas por down-conversion ou, como é melhor conhecidas, quenching de concentração que são basicamente relaxação cruzada (RC) e migração de energia (ME). Nesses resultados concluímos que a principal fonte de supressão da luminescência é RC e que o valor de ds/dT baixo juntamente com a concentração ótima alta apresentam esse material com boas perspectivas de aplicações. No cristal Nd:CGGG estudamos os processos de perdas por upconversion ou, como é melhor conhecido, conversão ascendente Auger (CAA) ou conversão ascendente por transferência de energia, os quais são importantes em sistemas lasers de alta potência e/ou altas concentrações de íons dopantes. Com a presença dos processos de CAA é adicionado mais um canal de decaimento não radiativo. E como resultado foi observado uma diminuição de η e consequentemente um aumento da carga térmica (φ). O conhecimento dos processos investigados nesta dissertação é de importância fundamental para a engenharia e caracterização de matérias lasers.

Efeitos ópticos não-lineares foram estudados em filmes finos de silício amorfo hidrogenado através da técnica de varredura-Z, que utiliza um único feixe de luz laser de onda contínua, modulado na escala de tempo de milissegundos. Em tal técnica, amostras do material foram deslocadas ao longo da região focal de um feixe com perfil de intensidade gaussiano e comprimento de onda de 532 nm, enquanto a transmitância da luz foi medida no campo distante. Os filmes foram depositados sobre vidro pela técnica PECVD a baixas temperaturas (entre 50 °C e 200 °C) e foi utilizado fósforo como impureza dopante: variando-se a concentração do gás fosfina durante a deposição do material, obtêm-se diferentes quantidades de fósforo incorporado no Si-a:H. Durante a realização da varredura-Z, foi observado o efeito de lente térmica no sinal da transmitância e a resolução temporal do sinal medido possibilitou o ajuste dos dados experimentais ao Modelo de Lente Térmica. A partir dos parâmetros desse ajuste, foi possível determinar a difusividade térmica das amostras (D ~ 3x10-³ cm²/s) e estimar sua condutividade térmica (K ~ 5x10-³ W/Kcm) e seu coeficiente de temperatura do caminho óptico (ds/dT). Além disso, os valores dos deslocamentos de fase do feixe (´teta\') e dos tempos característicos de formação da lente térmica (tc0) foram obtidos. Efeitos ópticos de origem térmica geralmente são indesejados em dispositivos fotônicos e, para evitá-los, o estudo e o conhecimento das propriedades ópticas não-lineares dos materiais que compõem tais dispositivos são de grande importância. Ademais, aplicações em microssensores podem ser baseadas nas propriedades do Si-a:H estudadas neste trabalho, como, por exemplo, sua condutividade térmica. / Nonlinear optical effects have been studied in hydrogenated amorphous silicon films through the single beam Z-scan technique, using a modulated CW laser in the millisecond time-scale regime. In this technique, the samples were moved along the focal region of a focused gaussian laser beam with wavelength of 532 nm, while the light transmittance in the far field was measured. The films were deposited on glass by low temperature PECVD technique (from 50 °C to 200 °C) and phosphorus were used as a dopant impurity: during the material deposition, different concentrations of phosphine gas cause different amounts of incorporated phosphorus into a-Si:H. The thermal lens effect was observed in the transmittance signal, so the experimental data from the time-resolved Z-scan mode could be fitted in the Thermal Lens Model. It was possible to determine the samples thermal diffusivity (D ~ 3x10-³ cm²/s) and to estimate their thermal conductivity (K ~ 5x10-³ W/Kcm) and temperature coefficient of the optical path length change (ds/dT) through those fittings. Besides, the phase shift (\'teta\') and the thermal lens characteristic time (tc0) were achieved. Thermal optical effects are unwanted to photonics devices, therefore studying and knowing these effects is very important to avoid them. Moreover, applications to microsensor devices may use the a-Si:H properties studied in this work as, for example, its thermal conductivity.

No presente estudo investigou-se amostras de plasma com DNA livre circulante (DNA LC) por meio da técnica Varredura Z. Esta é uma técnica eficiente na determinação de parâmetros de diferentes materiais, tais como cristais líquidos, ferrofluidos e compostos biológicos. Esta experiência é realizada através da focalização de um feixe laser de perfil gaussiano numa amostra. Na medida em que a amostra se aproxima do foco da lente, a intensidade do feixe aumenta e alcança seu valor máximo no ponto focal, então diminui para pontos distantes do foco. Na região próxima ao ponto focal se amplificam os fenômenos não-lineares. Recentemente foi demonstrado que níveis elevados de DNA LC no plasma ocorrem com frequência em pacientes com vários tipos de câncer, podendo ser utilizados para discriminar pacientes com malignidade de pessoas saudáveis. As amostras de DNA LC, submetidas ao experimento Varredura Z, forneceram respostas ópticas devido ao fenômeno de lente térmica. Os resultados revelaram que a amplitude de lente térmica das amostras extraídas do plasma de pacientes com malignidade difere daquela de doadores sãos. A técnica Varredura Z se mostrou mais vantajosa em relação a outras biológicas porque revelou uma maior diferença entre os grupos estudados e tem o caráter de detectar mudanças estruturais no DNA LC. / In the present study plasma samples with cell-free DNA were investigated by means of the Z-Scan technique. This is a powerfull technique in determining parameters of different materials, such as liquid crystals, ferrofluids and biological compounds. This experiment is performed by focusing a Gaussian profile laser beam on a sample. As the sample approaches the focus of the lens, the intensity of the beam increases and reaches its maximum value at the focal point, then decreases to points distant from the focus. In the region near the focal point non-linear phenomena are amplified. It has recently been demonstrated that high levels of plasma cell-free DNA occur frequently in patients with various cancers and can be used to discriminate patients with malignancy from healthy donors. The cell-free DNA samples, submitted to the Z-Scan experiment, provided optical responses due to the thermal lens phenomenon. The results revealed that the thermal lens amplitude of samples extracted from the plasma of patients with malignancy differs from that of healthy donors. The Z-Scan technique was more advantageous than other biological ones because it revealed a greater difference between the studied groups and has the character of detecting structural changes in cell-free DNA.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-06-08T19:46:26Z No. of bitstreams: 1 lyanemarisemoreirarochacosta.pdf: 4564563 bytes, checksum: e7d42b4e4fd043b15223cacd5d982eac (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-06-26T20:27:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 lyanemarisemoreirarochacosta.pdf: 4564563 bytes, checksum: e7d42b4e4fd043b15223cacd5d982eac (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-26T20:27:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lyanemarisemoreirarochacosta.pdf: 4564563 bytes, checksum: e7d42b4e4fd043b15223cacd5d982eac (MD5) Previous issue date: 2012-03-09 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho teve por objetivo estudar a influencia de materiais nanoestruturados no transporte térmico em meio líquido e sua aplicabilidade como fluidos de dissipação de calor. Foram estudados nanofluidos de base aquosa contendo nanopartículas esféricas de ouro e prata, bem como nanofolhas de grafeno, nanotubos de carbono, fulerenos e nanofios de fulerenos. Para a caracterização estrutural dos nanofluidos foram utilizadas a espectroscopia de extinção/absorção UV-visível, microscopia de força atômica (AFM) e espectroscopia via espalhamento Raman. Com base na teoria de espalhamento de Mie foi possível estimar a distribuição de tamanhos para as nanopartículas metálicas. Com as imagens de AFM foram obtidos tamanhos de partículas, principalmente para as nanoestruturas de carbono. A qualidade e tipo de nanoestrutura de carbono foram definidos com auxílio da espectroscopia Raman. Os nanofluidos foram termicamente caracterizados através da espectroscopia via efeito de lente térmica. Obteve-se aumento na eficiência térmica para os nanofluidos com nanopartículas metálicas. No entanto, o mesmo não ocorreu com as dispersões de carbono nanoestruturado. Assim, mostraram-se como alternativas promissoras de fluidos de resfriamento os nanofluidos com nanopartículas metálicas. / This work was intended to study the influences of nanostructured materials in thermal transport in liquid medium and the applicability of these new materials as heat dissipation media. We studied aqueous nanofluids containing spherical nanoparticles of gold and silver, as well as Graphene nanosheets, carbon nanotubes, Fullerenes and Fullerene nanowires. For structural characterization of these nanofluids, extinction/ absorption UV-visible spectroscopy, atomic force microscopy (AFM) and Raman scattering spectroscopy have been used. Based on Mie scattering theory it was possible to estimate the distribution of sizes for metal nanoparticles. With AFM images were obtained particle sizes, mainly for the nanocarbon structures. The quality and type of nano carbon structure were defined with help of Raman spectroscopy. The heat transfer characteristics were obtained through thermal lens spectroscopy. We obtained thermal transport enhancement for metallic nanofluids. However, the same did not occur with nanocarbon nanofluids. Thus, the metallic nanofluids proved to be promising alternatives as cooling fluids.

Diese Dissertation demonstriert die Nutzung von einzelnen optisch geheizten Goldnanopartikeln als Sensoren f ¨ur die Untersuchung von W¨armetransport und als Intensit¨atsmodulator f ¨ur Licht. Die beschriebenen Experimente basieren auf der photothermischen Mikroskopie, die die selektive Abbildung and Untersuchung von einzelnen absorbierenden Objekten erm¨oglicht. Goldnanopartikel werden optisch angeregt. Die Relaxation erfolgt durch nichtstrahlende Prozesse, die zu einer lokalen Erh¨ohung der Temperatur f ¨uhren. Die Erw¨armung f ¨uhrt zu einer Verringerung der Brechzahl, die als thermische Linse wirkt und dadurch die Ausbreitung eines zweiten nicht absorbierten Lichtstrahls vera¨ndert. Da die thermische A¨ nderung der Brechzahl sehr gering ist, wird das photothermische Signal durch das moduliertes Detektionsverfahren verst¨arkt. Der Heizlaserstrahl wird intensit¨atsmoduliert und erzeugt dadurch eine geringe Modulation der Strahlbreite des Detektionslaserstahls. Damit ver¨andert sich die Leistung, die durch eine Blende transmittiert wird. Diese Modulationsamplitude and Phaseverz¨ogerung werden mittels eines phasenempfindlichen Gleichrichters detektiert. Amplitude und Phase h¨angen von Modulationsfrequenz und thermischer Diffusivit¨at ab. Die frequenzaufgel¨oste Messung der beiden Gr¨oßen und deren Modellierung mittels einer verallgemeinerten Lorenz–Mie Theorie erm¨oglicht die Messung von der thermischen Diffusivit¨at des Mediums, das das Goldnanopartikel umgibt. In der zweiten Variante wird die Ausbreitung der W¨arme beobachtet. Ein Nanopartikel wird optisch geheizt und die ausgedehnte thermische Linse wird mit Hilfe der Ablenkung eines zweiten Laserstrahls vermessen. Das Ablenkungssignal wird mittels eines strahlenoptischen Models berechnet, um die thermische Diffusivit ¨at des Materials zu bestimmen, das das Nanopartikel umgibt. In einem weiteren Experiment wird das große Potential von optisch geheizten Nanopartikeln verdeutlicht. Einzelne Goldnanopartikel werden in eine d¨unne nematische Fl¨ussigkristallschicht eingebettet, deren Dicke darauf abgestimmt ist, dass die Schicht eine l/2-Platte darstellt. Die Goldnanopartikel werden optisch geheizt und steuern damit den Phasen¨ubergang von der nematischen zur isotropen Phase. Damit wird die Transmission eines zweiten Laserstrahls im Polarisationskontrast ge¨andert. Mit Hilfe dieser Anordnung kann die Intensit¨at eines Lichtstrahls um bis zu 100% moduliert werden. / This dissertation demonstrates the use of individual optically heated gold nanoparticles as sensors for investigations of heat transport and intensity modulation of light. The experiments employ the photothermal effect, which allows the selective detection and investigation of individual absorbers. The photothermal contrast is based on absorbing particles that are optically excited and relax via nonradiative processes. The absorbers act as nanosources of heat. The local temperature elevation leads to a local refractive index change due to thermal expansion which then acts as a lens. This thermal lens alters the propagation of a second non-absorbed beam of light. As the refractive index change with temperature is minuscule, the transmission changes of the detection are tiny as well. The photothermal signal is amplified by the use of a modulated detection scheme which enables the methods high sensitivity and provides a time scale for the measurement of thermal transport. The heating laser beam is intensity-modulated and thereby produces a small modulation of the beam waist of the detection laser beam and thus the transmitted power through an aperture. This modulation amplitude and phase are detected by a lock-in amplifier. Amplitude and phase depend on the modulation frequency and the thermal diffusivity of the material surrounding the nanoparticle. The frequency-resolved measurement of the two observables and their modeling using a generalized Lorenz–Mie theory allows the measurement of thermal diffusivities. In the second variant, the spread of heat into space is observed. A nanoparticle is optically heated, and the extended thermal lens is characterized by the deflection of a second laser beam. The deflection signal is modeled using ray optics to determine the thermal diffusivity of the material surrounding the nanoparticle. In a further experiment, the great potential of optically heated nanoparticles is demonstrated. Individual gold nanoparticles are embedded in a thin nematic liquid-crystal layer acting as a half-wave plate. The gold particles are optically heated. They control the transmission of a detection laser set up in polarization contrast. The intensity of the detection beam is modulated by up to 100%.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-06-09T11:42:53Z No. of bitstreams: 1 alyssonmirandadefreitas.pdf: 61947422 bytes, checksum: fabd334a3f9ff790ff3a3b4c6d2016d5 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-06-26T19:59:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 alyssonmirandadefreitas.pdf: 61947422 bytes, checksum: fabd334a3f9ff790ff3a3b4c6d2016d5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-26T19:59:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 alyssonmirandadefreitas.pdf: 61947422 bytes, checksum: fabd334a3f9ff790ff3a3b4c6d2016d5 (MD5) Previous issue date: 2015-03-30 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho, propomos uma nova matriz vítrea, denominada de PZABP, de composição nominal 60P205 . 15ZnO . 5A/203 . 10Ba0 . 10Pb0, em mol %, nanoestruturada com nanocristais de ZnTe e dopada com íons de Yb3+ e avaliamos a viabilidade de utilização deste material para aplicações em dispositivos fotônicos, tais como, lasers de alta potência, fibras ópticas lasers, lasers de pulsos ultra-curtos e lasers sintonizáveis na região do infravermelho. As amostras foram produzidas através do método de fusão-resfriamento, sendo confeccionado dois conjuntos. Um deles, PZABP + xYb, foi dopado apenas com íons de Yb3+ em concentrações que variam de 0% a 10%, em wt%, com acréscimos de 1%. Outro conjunto, PZABP + 1ZnTe + xYb, foi dopado com 1% de nanocristais semicondutores de ZnTe e íons de Yb3+ em concentrações que variam de 0% a 5%, em wt%. As propriedades ópticas das amostras e as interações entre os íons de Yb3+ vizinhos e entre os nanocristais de ZnTe e os íons Yb3+ foram estudadas através das técnicas de Absorção Óptica, Fotoluminescência e Fotoluminescência Resolvida no Tempo. A Espectroscopia de Lente Térmica e a técnica de Capacidade Térmica Volumétrica, também conhecida como pc, foram utilizadas para caracterizar as propriedades térmicas das amostras. Alguns dos principais parâmetros que analisam o desempenho e o limiar de ação laser do material foram estimados a partir da determinação das seções de choque de absorção e emissão dos íons de Yb3+ quando inseridos nessa matriz. De forma geral, a matriz vítrea PZABP demonstrou-se um excelente material hospedeiro para os íons de Yb3+ por apresentar uma ampla janela óptica, ser tolerante a altas concentrações de dopantes e não formar aglomerados de íons de Yb3+, garantindo assim uma boa qualidade óptica para aplicações em fotônica. Parâmetros importantes como o tempo de vida e a eficiência quântica do material apresentaram valores comparáveis aos encontrados na literatura. Foi verificado que a presença dos nanocristais de ZnTe intensificou a emissão dos íons de Yb3+, indicando que houve transferência de energia entre os nanocristais e os íons. Com relação a análise térmica, foram encontrados valores desejáveis para aplicações que envolvem ambientes superaquecidos. A alta difusividade e condutividade térmica das amostras as permitem dissipar calor rapidamente e a baixa variação do caminho óptico com a temperatura (ds/dT) indica que o feixe não sofre desvios muito acentuados no interior da cavidade óptica. Os parâmetros de emissão laser encontrados estão comparáveis aos de outras matrizes vítreas já estudadas, embora a presença dos nanocristais de ZnTe pareça prejudicar esses parâmetros. Portanto, de acordo com os resultados encontrados e com base nas possíveis melhoras que podem ser realizadas, concluímos que a matriz vítrea PZABP nanoestruturada com nanocristais semicondutores de ZnTe e dopada com íons de Yb3+ é um material viável para aplicações em dispositivos fotônicos de alta potência. / In this work, we have proposed a new glass matrix, called PZABP, with nominal composition 60P205 . 15ZnO . 5A/203 . 10Ba0 . 10Pb0, in mol %, nanostructured with ZnTe semiconductor nanocrystals and doped with Yb3+ ions, then, we analized its availability to photonics devices application like high power lasers, optical fiber lasers, ultra-short pulses lasers and tunable lasers in the infrared region. The samples were produced by fusion method, being made two sets. One, PZABP + xYb, was doped with Yb3+ ions at various concentrations from 0% to 10%, in wt%.The other one, PZABP + 1ZnTe + xYb, was doped with semiconductors nanocrystals of ZnTe and Yb3+ ions at concentrations from 0% to 5%, in wt%. The optical properties of the samples and the interactions between neighbors Yb3+ ions and between semiconductors nanocrystals of ZnTe and Yb3+ ions were studied by Optical Absorption, Photoluminescence and Time Resolved Photoluminescence techniques. Thermal Lens Spectroscopy and Heat Volumetric Capacity, also know as pc, were used to characterize the thermal properties of the samples. The main parameters that avail the performance laser and the threshold action laser were estimated by the determination of absorption and emission cross section of the Yb3+ ions when they are inserted in this matrix. The PZABP glass matrix showed to be an excellent host material to Yb3+ ions because it present a large optical window, it is tolerant to high dopants concentration and not showed Yb3+ clusters. Important parameters like lifetime and quantum efficience showed values comparable to others found in the literature. It was verified that the presence of ZnTe nanocrystals had enhanced the emission of the Yb3+ ions, indicating that have occurred energy transfer between ZnTe nanocrystals and Yb3+ ions. Thermal properties have presented interesting values to applications that involved superheated environment. The high thermal diffusivity and high thermal conductivity allow the sample to dissipate the heat quickly. The low variation of the optical path with the temperature (ds/dT) indicate that the laser beam not strongly deviates into the optical cavity. The laser performance parameters obtained are comparable to the other glass matrix found in the literature, although the presence of the ZnTe nanocrystals seems to prejudice these parameters. According with the results found and the improvement that could be done, we have conclude that the glass matrix PZABP nanostructured with semiconductores nanocrystals of ZnTe and doped with Yb3+ ions is a viable material to application in high power photonics devices materials.