Espectroscopia óptica não linear de vidros especiais e colóides

Abstract

Propriedades ópticas não lineares de vidros especiais e colóides foram estudadas usando a técnica de varredura z ( z-scan ). Esta técnica permite determinar o índice de refração não linear e o coeficiente de absorção não linear usando o principio de auto-focalização ou des-focalização do feixe quando este passa por um meio não linear. Vidros formados a partir de polifosfato e ortofosfato de antimônio foram caracterizados usando lasers com pulsos de 150 fs na faixa de comprimentos de onda usados para telecomunicações (1400 nm 1600 nm). Valores do índice de refração não linear, n2, da ordem de 10-15 cm2/W foram medidos e coeficientes de absorção não linear, &2, menores do que 0.003 cm/GW foram estimados. Indicadores de mérito foram calculados e os resultados mostram que estes materiais têm potencialidades para o uso como chaves ópticas. Vidros da família Sb-Ge-S também foram caracterizados usando um laser que opera em 1560 nm, com pulsos de 65 fs e taxa de repetição de 50 MHz. Devido à alta taxa de repetição foi empregada a técnica de varredura z com controle de efeito térmico. Valores de n2 da ordem de 10-13 cm2/W foram medidos e os indicadores de mérito estimados mostram que este material é um bom candidato para aplicações em fotônica. No caso dos colóides foram estudados colóides com nanopartículas de óxido de níquel e prata, usando um laser Nd:YAG em 532 nm com largura do pulso de 80 picosegundos. A partir dos resultados obtidos foi calculada a susceptibilidade óptica não linear das partículas usando o modelo de Maxwell-Garnett. Para o colóide de NiO em tolueno foi determinado um alto índice de refração não linear da ordem de 10-13 10-12 cm2/W e baixa absorção não linear (<0.2 cm/GW) para frações volumétricas da ordem de 10-7 10-8. Nos colóides de prata foi estudada a influência do estabilizante e do solvente nas propriedades ópticas lineares e não lineares. Da expressão para o coeficiente de extinção obtido da teoria Mie, foi ajustado o espectro de absorção usando o parâmetro de espalhamento, A. Diferentes valores de A foram obtidos e sua relação com as propriedades ópticas não lineares foi discutida. Os resultados não lineares mostraram que o estabilizante e o meio podem mudar em S100% e S300% os valores da susceptibilidade de terceira ordem, respectivamente.