Produção e caracterização de guias de ondas escritos com laser de fs em sistemas vítreos baseados em TeO2 dopados com Nd3+

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Magalhães, Evellyn Santos
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Amplificadores ópticos; Double-line waveguides; Femtosecond laser; Íons de neodímio; Laser de femtossegundo; Neodymium ions; Optical amplifiers; Tellurite glasses; Trilhas duplas; Vidros de telurito
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-04072023-135354/

O presente trabalho motiva-se em diversos resultados anteriores obtidos pelo grupo com a matriz TeO2-ZnO (TZ) dopada com Nd3+, como, por exemplo, a acao laser em 1064 nm. Este estudo tem como finalidade produzir e caracterizar guias de ondas escritos com laser de femtossegundos em amostras vítreas baseadas em TeO2 dopadas com íons de Nd3+ para operarem em 1064 nm. Tem-se como objetivo investigar o ganho relativo e interno dos guias de ondas da matriz TZ (TeO2-ZnO) escritos com diferentes parâmetros. As amostras foram preparadas pelo método da fusão, seguido de resfriamento brusco; foram caracterizadas por medidas de absorção e luminescência. Para escrita, uma nova arquitetura teve que ser desenvolvida, já que a matriz se mostrou bastante sensível à energia do laser; a absorção do material em 800 nm (4I9/2 4F5/2 + 2H9/2); estando em ressonância com comprimento de onda de operação do laser de fs usado na escrita dificultou a formação dos guias, causando trincas na amostra. Por este motivo novos parâmetros e procedimentos tiveram que ser encontrados como, por exemplo, o aumento da velocidade da escrita para 0,5 mm/s, para redução do aquecimento. Tal aumento, entretanto, reduz as mudanças estruturais, comprometendo a mudança do índice de refração e, consequentemente o guiamento da luz. A presença de escrita com várias passadas ou várias linhas de laser sobrepostas demonstrou-se adequada para compensar a referida redução do dano e não comprometer o guiamento da luz. Foram assim preparados guias com 1% de Nd2O3 com cinco condições diferentes de escrita: 4 e 8 sobreposições com energia de pulso de 15 J cada e 2, 4 e 8 sobreposições com energia de pulso de 30 J cada. Todas as amostras apresentaram para n (mudanca do índice de refracao) mesma ordem de grandeza de 10-4 em 632 nm. Para as medidas do fator M2, (que quantifica a qualidade do feixe), perdas por propagação e ganhos relativos e internos, os melhores resultados referem-se aos guias escritos com 2 sobreposições com 30 J e 4 sobreposições com 15 J. Ressalta-se o guia escrito com 4 sobreposições com 15 J, para o qual obteve-se valores de Mx 2 e My 2 iguais em 1064 nm e o maior ganho interno de 8,9 dB/cm, mostrando-se promissor para aplicações em amplificadores ópticos em 1064 nm.