Desenvolvimento de guias de onda canal escrita com laser de fentossegundos para aplicação em amplificação óptica

Abstract

Nesta dissertação apresentaremos os resultados obtidos no desenvolvimento e caracterização de guias de onda canal para amplificação óptica. As guias foram fabricadas usando pulsos de laser com ~80 fs de duração, em amostras de vidro fosfato dopado com Er3+-Yb3+, e em vidros de telureto dopado com Er3+, óxido de prata e sem dopagem. Este é um método bastante promissor para o desenvolvimento de dispositivos ópticos, que explora a interação de radiação com a matéria num regime de alta intensidade e envolvendo fenômenos ultra-rápidos. Inicialmente, faremos uma introdução a respeito das aplicações que a interação pulso ultracurto/matéria está tendo em diversas áreas da ciência, como, por exemplo, biologia, medicina, comunicação óptica, entre outras. Em seguida, discutiremos os princípios da propagação de feixes laser de alta intensidade (~1014 W/cm²) em meios transparentes, exemplificando alguns efeitos, como auto-modulação de fase, auto-focalização, entre outros. Descreveremos também os processos que levam à ionização não-linear dos elétrons do material, principal mecanismo responsável pela modificação permanente do índice de refração do meio. Finalmente, apresentaremos os resultados obtidos no desenvolvimento de guias para amplificação óptica. Nos vidros de fosfatos dopados com Er3+-Yb3+, observamos perdas da ordem de ~3 dB/cm, e máximo de ganho interno em 1534 nm (~2.3 dB/cm), para bombeamento em 980 nm e potências de 200 mW. Nos vidros de telureto, observamos perdas da ordem de ~3.5 dB/cm. Nos vidros de telureto dopado com Er3+, observamos emissão espontânea, mas não observamos ganho. Acreditamos que a pequena concentração de Er3+ e o comprimento reduzido da amostra não foram suficientes para amplificar o sinal óptico. Os resultados para os vidros fosfato dopados com Er3+-Yb3+ são compatíveis com medidas já descritas na literatura. Para os resultados com os vidros de telureto (dopado e não dopado), não encontramos outros resultados na literatura para comparação