Síntese e caracterização de vidros foto-termo-refrativos para aplicações fotônicas e obtenção de monocristais em sistemas vítreos - Souza, Antonio Eduardo de [UNESP] (2019)
Sistemas foto-termo-refrativos obtidos a partir de alumino-silicatos dopados com Ce4+, Ag+, Sb3+ e Sn2+ tem sido amplamente estudado nestas últimas década por Glebov e Nikonorov devido a crescente necessidade de desenvolvimento de novos dispositivos que atuem em sistemas ópticos e fotônicos. Estes sistemas produzidos atualmente apresentam índice de refração ~ 1,5 o que limita a observação de efeitos não lineares e transparência na região de baixa energia restrita ao infravermelho próximo. Além disso, como os sistemas atualmente conhecidos são multicomponentes, a compreensão do mecanismo por trás da foto-termo sensibilidade ainda não está completamente elucidada. Neste contexto, a síntese de novas composições de sistemas vítreos, com mecanismos mais simples, com índice de refração mais elevado e transparência na região do infravermelho médio se mostram interessantes pois ampliam as possibilidades de aplicações nas áreas acima citadas. Neste trabalho foram sintetizados e caracterizados vidros foto-termo-refrativos contendo óxidos e oxifluoretos de metais pesados com índice de refração > 2 e transparência desde a região do UV-Vis até o infravermelho médio (~ 7µm). As sínteses foram feitas combinando diferentes óxidos e fluoretos, tais como, Ga2O3, GeO2, PbO, Bi2O3, LaF3 e NaF e utilizando a técnica de fusão seguida de choque térmico, com posterior tratamento térmico controlado. As propriedades térmicas dos novos materiais foram estudadas por calorimetria diferencial de varredura (DSC). As propriedades estruturais foram avaliadas por espectroscopia Raman e difração de raios X, enquanto as propriedades ópticas foram estudadas por espectroscopias nas regiões do infravermelho e UV-Vis além da técnica de M-Lines. As morfologias e as composições químicas foram avaliadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Um estudo das propriedades fotossensíveis desses materiais foi realizado utilizando um laser de femtosegundo para formar redes de difração e determinar o potencial de vidros como materiais foto-termo-refrativos. A composição 40PbO-20GeO2-25Bi2O3-15Ga2O3 (em% molar) possibilitou a incorporação de 3% em mol de íons terras raras, tais como Er3+, Yb3+ e Tm3+. Estas amostras apresentaram o fenômeno da conversão ascendente de energia na faixa do visível e infravermelho próximo quando excitadas com laser de 980 nm. Estas amostras apresentaram formação de monocristais cúbicos de composição TR3Ga5O12 (TR= terras raras) com propriedades ópticas bem interessantes e que serão explorados futuramente.