PFI - Página da Pós-Graduação em Física

:: Tese

Título da Tese:	Preparação e caracterização do vidro aluminosilicato de cálcio dopado com terras raras para emissão laser no infravermelho próximo e médio
Nome do Aluno:	Jurandir Hillmann Rohling
Banca Examinadora:	Mauro Luciano Baesso (orientadot) Antonio Carlos Bento - DFI/UEM Antonio Manoel Mansanares - UNICAMP Antonio Medina Neto - DFI/UEM Edson Correa da Silva - UNICAMP
Data da Defesa:	13/08/2004
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Resumo:	O objetivo desta tese é o desenvolvimento e a caracterização do vidro aluminosilicato de cálcio com baixa concentração de sílica dopado com vários elementos da família dos íons terras raras (Nd³⁺, Tm³⁺, Ho³⁺, Tm³⁺-Ho³⁺ e Eu²⁺/Eu³⁺) para emissão fluorescente no infravermelho próximo e médio. As amostras foram preparadas a vácuo em um forno especialmente construído para operar em altas temperaturas, até aproximadamente 1600 °C. A caracterização dos vidros foi realizada a partir de diversos métodos, com ênfase nas medidas espectroscópicas como luminescência, tempo de vida do estado excitado e a eficiência quântica de fluorescência. Dentre estes métodos, a Espectroscopia Fotoacústica e a Espectroscopia de Lente Térmica foram utilizadas para a determinação das propriedades ópticas e térmicas das amostras, em especial a eficiência quântica de fluorescência em função da concentração dos íons dopantes. No caso dos vidros dopados com Nd₂O₃, a lente térmica combinada com medidas complementares realizadas com a calorimetria de relaxação térmica e com a interferometria óptica foi empregada para a determinação da eficiência quântica de fluorescência em função da temperatura das amostras, no intervalo entre a temperatura ambiente e 200 °C. Os resultados destas medidas foram comparados com aqueles determinados a partir da fotoluminescência e do tempo de vida no mesmo intervalo de temperatura. Neste trabalho, o modelo teórico da espectroscopia de lente térmica foi adaptado para que a mesma pudesse ser empregada pela primeira vez para a determinação da eficiência quântica de fluorescência de sistemas nos quais as emissões fluorescentes podem ocorrer a partir de vários níveis de energia. Este modelo foi usado nas amostras dopadas com Tm3+. Foi realizado ainda um estudo da influência da pureza da matéria prima utilizada sobre as propriedades de emissão das amostras dopadas com Tm3+. Entre os resultados relevantes do trabalho destacamos ainda o fato de que os íons de Tm3+ e Ho3+ no vidro apresentaram emissão fluorescente na região do infravermelho médio em torno de 2,0 μm, que é a região de comprimento de onda de maior interesse para o desenvolvimento de novos lasers para aplicação biomédica. Além disso, preparamos um lote de amostras dopadas com 2% de Nd₂O₃, as quais foram utilizadas para o desenvolvimento do primeiro laser com este vidro, que opera em 1,077 μm. Finalmente, os resultados obtidos neste trabalho ampliam a possibilidade de se utilizar o vidro aluminosilicato de cálcio com baixa concentração de sílica e fundido a vácuo para o desenvolvimento de novos lasers de estado sólido para o infravermelho próximo e médio, especialmente nos comprimentos de onda que são de interesse para a área biomédica.