Laser aleatório, conversão ascendente de frequência e auto-conversão de frequência em nanocristais de NdxY1.0-XAl3(BO3)4

Abstract

Este trabalho foi dedicado ao estudo dos lasers aleatórios, conversão ascendente de frequência, e a resposta não linear de segunda ordem em nanocristais de borato de alumínio contendo ítrio e neodímio. Serão discutidos temas como espalhamento da luz por nanopartículas, intensidade de retroespalhamento, ganho em meios desordenados, as transições energéticas entre os íons de neodímio, o segundo harmônico do feixe de excitação e do feixe de emissão, a soma de frequências, tempo de vida dos níveis de energia do neodímio, correlacionando as emissões características obtidas nos experimentos com a teoria de conversão ascendente de frequência assistida por um fóton para três transições permitidas no íon de neodímio. Quanto aos resultados serão apresentados (1) a primeira observação de laser aleatório em nanocristais de borato de alumínio com ítrio e neodímio, 𝑵𝒅𝒙𝒀𝟏.𝟎−𝒙𝑨𝒍𝟑(𝑩𝑶𝟑)𝟒, na temperatura ambiente, através da análise do comportamento da emissão espectral e temporal oriunda da transição 4𝐹3/2 → 4𝐹11/2 em torno de 1.06 𝜇𝑚 (2) observação da resposta não linear de segunda ordem, para diferentes concentrações de neodímio; (3) a conversão ascendente de frequência para NdAB (𝐍𝐝𝐀𝐥𝟑(𝑩𝑶𝟑)𝟒) associada a quatro diferentes transições ópticas. Os resultados apresentaram outra forma de analisar a cinética temporal da emissão do laser aleatório, permitindo uma separação da fração de emissão estimulada e espontânea e a comparação desse resultado com o estreitamento da largura de linha, típico de lasers aleatórios. Além disso, é apresentada uma análise da resposta da não linearidade de segunda ordem das amostras e a conversão ascendente de frequências assistida por um fóton com relação à dependência da temperatura e os tempos de vida dos níveis do 𝑁𝑑3+ nas várias amostras estudadas.