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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.85.2013.tde-22082013-141437
Document
Author
Full name
Fernando Rodrigues da Silva
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2013
Supervisor
Committee
Baldochi, Sonia Licia (President)
Carvalho, Jesiel Freitas
Mazzocchi, Vera Lucia
Morato, Spero Penha
Santo, Ana Maria do Espirito
Title in Portuguese
Crescimento de fibras de molibdato duplo de lítio e lantânio e adaptação de sistema de alto vácuo para micro pulling-down
Keywords in Portuguese
fibras
fluoretos
micro pulling-down
molibdatos
Abstract in Portuguese
Neste trabalho, foi investigado o processo de crescimento de fibras monocristalinas (FMc) para aplicação em sistemas laser. Para o aperfeiçoamento na fabricação de FMc de fluoretos, foi projetada e construída uma nova câmara de crescimento para um forno comercial de micro-pulling down (μ-PD), permitindo um rígido controle da atmosfera de processamento, (sob vácuo, fluxo e atmosferas estáticas). Paralelamente, foi investigado o processo de crescimento de FMc de molibdatos duplos de terras raras, sendo crescidas e caracterizadas fibras puras e dopadas com Nd3+ do composto LiLa(MoO4)2 (LLM) com concentrações na faixa de 0,5 a 10mol%. A câmara de crescimento projetada para o controle de atmosfera foi avaliada em diversas condições de operação. Em particular, a mesma foi testada com o puxamento de fibras de LiF, sob atmosfera de CF4, para observação da sua eficiência no controle da atmosfera de crescimento. Foram obtidas FMc de LLM, homogêneas e transparentes; nas fibras puras foi observada a presença de facetas, entretanto, a adequação dos parâmetros de crescimento e a adição de dopantes permitiu a redução significativa destes defeitos. A difração de raios-x mostrou a cristalização no grupo espacial I41/a; medidas de tomografia por coerência ótica permitiram a detecção de centros de espalhamento em regiões onde ocorreram instabilidades no processo de crescimento. Foi possível observar que o coeficiente de segregação do íon Nd3+ é próximo à unidade nesta matriz. O ganho potencial para ação laser foi determinado utilizando-se uma solução numérica das equações de taxa do sistema em 805nm e regime CW. O ganho máximo da emissão laser em 1,064 μm foi previsto para a dopagem de 5% mol Nd3+.
Title in English
Single crystal fibers growth of double lithium, lantanium molybdate and adjustment of a micro-pulling down furnace for high vacuum setup
Keywords in English
fibers
micro-pulling down
molybdate
Abstract in English
In this work we investigated crystal growth procedures aiming the development of single crystal fiber (SCF) for laser applications. For quality optimization in the fabrication of fluorides SCF a new growth chamber for a micro-pulling down furnace (μ-PD) was constructed targeting the fibers fabrication with strict atmosphere control (high vacuum, gas flux and static atmospheres). Simultaneously, the SCF growth process of rare earth double molybdates was studied. The growth of pure and Nd3+-doped SCF of LiLa(MoO4)2 (LLM) was studied in the range of 0,5 - 10mol% doping. The designed furnace growth chamber with controlled atmosphere was successfully constructed and tested under different conditions. Specially, it was tested with the growth of LiF SFC under CF4 atmosphere showing the expected results. Transparent and homogeneous SCF of Nd:LLM were grown. In the pure fibers was observed facets formation, however, these defects were minimized after tuning of the growth parameters and additionally with the fibers doping. X-ray analysis showed the crystallization of a single phase (space group I41/a); the optical coherence tomography showed the presence of scattering centers only in regions were some growth stability occurred due to the manual process control. The measured Nd3+ distribution showed uniform incorporation, indicative of a segregation coefficient close to unity in LLM. The potential laser gain of the system was determined using a numerical solution of the rate equations system for the 805nm, CW pumping regime, showing the maximum laser emission gain at 1.064 μm for a Nd3+-doping of 5mol%.
 
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Publishing Date
2013-08-28
 
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