Amorphous materials present macroscopic inversion symmetry. As a consequence, their even
order nonlinearities are null. The technological interest in vitreous medium with second order
nonlinearity ( χ(2) ) to make photonic devices has stimulated the development of techniques to
induce this property. Among them, the thermal-electric field poling is one of the most
investigated due its experimental simplicity and results reproducibility.
In this work the investigations were directed to the thermal-electric field poling dynamics in
soda-lime glasses in view of identify the mainly contributions to the induced nonlinearity
stability. Initially were identified the mainly contributions to the induced electrical current. It was
observed during the polarizations electroluminescence emission which was shown to be due to
ionic displacement and air ionization outside the sample. By using a simplified ionic conduction
model was determined two activation energies: ~0,60 and ~3,8eV. The first one, determined from
the induced electrical current, was attributed to the sodium conduction; while the second ones,
determined by the electroluminescence, attributed to the calcium displacement. Besides the small
contribution to the electrical current, the calcium ions, due their small diffusion coefficient, were
identified as responsible to the possibility of induce stable second order nonlinearity in soda-lime
glasses. Based on these evidences it was used an alternative procedure in which the electrical
current flux is controlled. This procedure enabled induce stable χ(2) . This effect was
demonstrated to exist 12 months after the polarization procedure, even with a ~50% decrease.
The second harmonic generation efficiency was increased in until three times by pumping
continuously the polarized samples with infrared radiation from an Nd-YAG laser operating at
QSML regime. The threshold applied voltage to observe χ(2) was determined through a
modulated applied voltage procedure to be due to the mobility difference between sodium and
calcium. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Materiais amorfos apresentam simetria de inversão macroscópica e, como conseqüência, as nãolinearidades
ópticas de ordem par são nulas. A necessidade tecnológica de que meios vítreos
apresentem não-linearidade de segunda ordem ( χ(2) ), visando principalmente o desenvolvimento
de dispositivos fotônicos, fortalece a busca por técnicas para a sua indução. Dentre estas, o
processo termo-elétrico de polarização tem sido muito investigado devido, principalmente a sua
simplicidade experimental e a reprodutibilidade dos resultados.
Neste trabalho as investigações são dedicadas à dinâmica do processo termo-elétrico em vidros
soda-lime visando identificar as principais contribuições para a estabilidade da não-linearidade
induzida. Inicialmente foram verificadas as principais contribuições à corrente elétrica induzida.
Durante as polarizações observou-se emissão de eletroluminescência. Mostrou-se que esta é
devido ao deslocamento dos íons de cálcio e possíveis ionizações do ar fora da amostra. Usando
um modelo simplificado de condução iônica determinou-se duas energias de ativação: ~0,60 e
~3,8eV. A primeira, determinada a partir da corrente elétrica induzida, foi atribuída à condução
dos íons de sódio; enquanto a segunda, determinada pela eletroluminescência, aos íons de cálcio.
Apesar de pequena contribuição na corrente elétrica induzida, os íons de cálcio, devido ao baixo
coeficiente de difusão, foram identificados como os responsáveis pela possibilidade de indução
de χ(2) estável em vidros soda-lime. Baseado nessas evidências foi utilizado um procedimento
alternativo de polarização controlando do fluxo de corrente induzida que permitiu a indução de
χ(2) estável. Este efeito pôde ser comprovado existir 12 meses após o processo de polarização,
mesmo com redução de ~50% do valor inicial. Observou-se que a eficiência na geração de
segundo harmônico pôde ser aumentada em até 3 vezes quando as amostras polarizadas foram
bombeadas continuamente com laser Nd-YAG operando no regime QSML. Através de
procedimento com tensão elétrica aplicada modulada foi identificada a origem da tensão elétrica
de limiar como sendo devido à diferença de mobilidade entre os íons de sódio e cálcio.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufal.br:riufal/1000 |
| Date | 10 February 2009 |
| Creators | Moura, André de Lima |
| Contributors | Vermelho, Marcos Vinicius Dias, VERMELHO, M. V. D., Carvalho, Isabel Cristina dos Santos, Carvalho, I.C.S., Santos, Pedro Valentim dos, DOS SANTOS, P. V. |
| Publisher | Universidade Federal de Alagoas, BR, Física geral; Física teórica e computacional; Mecânica estatística; Ótica; Ótica não linear; Proprie, Programa de Pós-Graduação em Física da Matéria Condensada, UFAL |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFAL, instname:Universidade Federal de Alagoas, instacron:UFAL |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | bitstream:http://www.repositorio.ufal.br:8080/bitstream/riufal/1000/1/Dissertacao_AndredeLimaMoura_2009.pdf, bitstream:http://www.repositorio.ufal.br:8080/bitstream/riufal/1000/2/Dissertacao_AndredeLimaMoura_2009.pdf.txt |
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