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Habilitation Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.54.2011.tde-24082011-112810
Document
Author
Full name
Sergio Carlos Zilio
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 1993
Committee
Panepucci, Horacio Carlos (President)
Cerdeira, Fernando
Cruz, Carlos Henrique de Brito
Oliveira, Luiz Nunes de
Salinas, Silvio Roberto de Azevedo
Title in Portuguese
Um estudo sobre o índice de refração não linear de alguns cristais dopados com Cr3+.
Keywords in Portuguese
Cristais dopador com cromo
Índice de refração não linear
Abstract in Portuguese
Neste trabalho investigamos a natureza do índice de refração não linear no rubi (Al2O3 : Cr3+), alexandrita (Be Al2 O4 : Cr3+) e aluminato de gadolínio dopado com Cr3+ (Gd AI O3 : Cr3+). Para tal fim, foram utilizadas as técnicas de mistura de duas ondas quase degeneradas- (MDOQD) auto-difração dos feixes incidentes em redes de população e espectroscopia de absorção de estados excitados. Demonstramos pela primeira vez a transferência de energia por mistura de duas ondas em alexandrita e Gd AI O3 : Cr3+ : 3+, assim como verificamos neste último a duração em primeira ordem do feixe forte e medimos a variação de sua intensidade como função da velocidade de deslocamento da rede de população. Estes resultados nos permitiram obter o índice de refração não linear n2 (n2 = n'2 + i n"2), a intensidade de saturação para o bombeamento óptico, bem como o tempo de vida do estado metaestável 2E do Cr3+ nas diversas redes hospedeiras. Concluímos que a banda de transferência de carga característica do Cr3+ localizada no ultravioleta, produz a contribuição mais importante para n2 e possibilita, no caso de cristais bastante dopados, uma transferência de energia assistida por fóton não ressonante. Como conseqüência deste processo de transferência de energia, verificamos que a parte imaginária do índice de refração não linear (n'2) do Gd AI O3 : Cr3+ varia com a intensidade da luz incidente. Propusemos também um modelo teórico que possibilita o tratamento da mistura de várias ondas quase degeneradas em absorvedores saturáveis. Neste modelo, a MDOQD é encarada como a auto-difração de ordem zero dos feixes incidentes na rede de população e os efeitos de saturação são previstos corretamente.
Title in English
A study on the nonlinear refractive index of chromium-doped crystals.
Keywords in English
Chromium-doped crystals
Nonlinear refractive index
Abstract in English
This work investigates the nature of the nonlinear refractive index in ruby (Al2 O3 : Cr3+), alexandrite (Be Al2 O4 : Cr3+) and chromiumdoped gadolinium aluminate (Gd AI O3 : Cr3+). We have used, for this purpose, the techniques of nearly degenerate two-wave mixing (NDTWN), self-diffraction of the incident beams in a population grating and excited state absorption spectroscopy. We demonstrated, for the first time, the energy transfer due to the two-wave mixing in alexandrite and Gd AI O3 : Cr3+, as well as we verified in the later the first-order self-diffraction of the strong beam and measured its intensity dependence on the population grating velocity. These results allowed us to obtain the nonlinear index n2 (n2 = n'2 + i n”2), the saturation intensity, and the lifetime of the 2E metaestable state of Cr3+ in the different hosts. We came to the conclusion that the UV charge-transfer band characteristic of the Cr3+ gives the main contribution to n2 and allows, in the case of heavely doped crystals, a photon-assisted en-resonance energy transfer. As a consequence or this energy transfer process, we observed the dependence of the imaginary part of the nonlinear index (nŖ) of Gd Al O3 : Cr3+ on the incident beam intensity. We also proposed a theoretical model which allows the description or nearly degenerate multi-wave mixing in saturate absorbers. In this model, the NDTWM is regarded as the zero-order term of the intersecting beams self-diffraction in a saturate travelling wave and the saturation effects are correctly predicted.
 
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Prof_Zilio_LD965.pdf (3.83 Mbytes)
Publishing Date
2011-08-26
 
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