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Previous issue date: 2009-01-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The approach of this thesis is study the laser emission from highly scattering
media with gain with incoherent feedback. These systems are called of random lasers and
diverge from the typical laser, because they can emit monochrome light with high
intensity without a cavity.
We detail several experimental studies in samples containing different rhodamines
in solution containing TiO2 nanoparticles, which provide the feedback to lasing. The
nanoparticles densities were chosen for random laser system remains in a diffusive
regime. In this regime, the probability of the photon return to the starting point of
incidence is unlikely; therefore the interference effects of waves associated to the photons
can be neglected and the feedback is incoherent.
We study de dependence of random laser threshold on both dye concentration C
and scatterers density N. We showed that the dependence of random laser threshold on
the nanoparticles density is a power law N-α, but the exponent α depends on the dye
concentration. We used the novel random laser spectroscopy technique to study de
binding energy between molecules in the dimers, our results agree very well with those
found by other authors who used traditional methods. We also showed, by the first time,
the random laser emission from aqueous solution containing rhodamines 6G and TiO2
nanoparticles, Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) was added to dissolve the dye aggregates. / A emissão de luz tipo laser a partir de meios altamente espalhadores com ganho
com realimentação incoerente é a abordagem desta tese. Estes meios são altamente
desordenados e divergem do conceito tradicional do laser convencional, pois eles podem
emitir luz muito intensa e monocromática sem a necessidade de uma cavidade.
Ao longo dessa tese, detalhamos diversos estudos experimentais onde temos usado
diversos corantes lasers da família das rodaminas em solução, às soluções temos
adicionado nanopartículas de TiO2, tais nanopartículas realizam o papel de meio
espalhador. O regime de espalhamento nesse sistema é difusivo pelo que a probabilidade
do fóton confinado retornar ao ponto inicial de incidência é pouco provável, por tanto
qualquer efeito de interferência das ondas associadas aos fótons podem ser
negligenciadas.
No capítulo 1 é feita uma apresentação rápida dos conceitos fundamentais sobre
lasers e detalhando a física dos lasers de corante, logo falamos sobre o processo de
espalhamento múltiplo de fótons.
Iniciamos o capítulo 2 fazendo uma revisão histórica do laser aleatório com
realimentação incoerente e discutimos alguns mecanismos que podem estar envolvidos no
processo de geração de luz com características laser.
No capítulo 4 apresentamos resultados de um estudo meticuloso sobre o limiar em
lasers aleatórios considerando a influência tanto da densidade de espalhadores como da
concentração de corante O capítulo 5 é dedicado ao estudo da influencia da agregação molecular e da
emissão bicromática nas propriedades da emissão de um laser aleatório quando a
concentração do meio de ganho é relativamente alta.
No capítulo 6 apresentamos um novo método baseado na emissão de sistemas
laser aleatório para determinar a energia de ligação entre moléculas individuais que se
juntaram para formar agregados. Essa agregação sempre acontece entre as de moléculas
de corante em solução, formando assim dímeros, trímeros, etc. Em primeira aproximação
podemos falar de dimerização que é a formação de unicamente dímeros no processo
global da agregação. Para descrever teoricamente essa nova técnica, utilizamos um
modelo excitônico baseado na teoria quântica que explica como devido á dimerização a
banda de absorção do monômero se desdobra em duas novas bandas: uma a altas energias
(banda H) e outra a baixas energias (banda J). Os nossos resultados concordam muito bem
com aqueles obtidos através de técnicas de absorção que são um tanto mais complicadas
de se realizar experimentalmente. Usando nossa técnica determinamos a energia de
ligação entre dímeros formados em diversos tipos de corantes da família das rodaminas.
Finalmente, no capítulo 7 mostramos que possível se obter um laser aleatório com
alta eficiência a partir de soluções aquosas contendo rodamina 6G. Nós adicionamos
Dodecil Sulfato de Sódio (SDS, sigla em inglês), um surfactante aniônico, a uma solução de
rodamina 6G (catiônica). Ambos os componentes foram preparados em diferentes
concentrações. A ação do SDS sobre a rodamina 6G é inibir a agregação molecular e
reorientar as moléculas agregadas remanescentes na solução a fim de formar agregados
fluorescentes. Mostramos também que a eficiência deste tipo de sistemas atinge seu
máximo para concentrações pouco acima da concentração micelar critica do SDS.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.biblioteca.ufpb.br:tede/5714 |
| Date | 22 January 2009 |
| Creators | Dominguez, Kelly Christian Tolentino |
| Contributors | Oliveira, Paulo Cesar de |
| Publisher | Universidade Federal da Paraíba, Programa de Pós-Graduação em Física, UFPB, BR, Física |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB, instname:Universidade Federal da Paraíba, instacron:UFPB |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | -8949983414395757341, 600, 600, 600, 600, -6618910597746734213, -8327146296503745929, 2075167498588264571 |
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