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Consultar: Programa de Pós-Graduação em Física (Acadêmico)

Título [PT]: Determinação das propriedades ópticas e térmicas dos monocristais TGS:Cr3+, SBN:Nd3+ e YVO4:Nd3+ em função da temperatura
Autor(es): Alcir Rosa Nunes
Palavras-chave [PT]:

Física. Monocristais. Propriedades ópticas e térmicas. Calormetria. Interferramétria óptica.

Mauro Luciano Baesso [Orientador] - UEM Antonio Medina Neto - UEM Antonio Carlos Bento - UEM Carlos Jacinto da Silva - UFAL Gerson Kniphoff da Cruz - UEPG

Resumo: Neste trabalho a espectroscopia de lente térmica, a calorimetria de relaxação térmica e a interferometria óptica foram utilizadas para determinar as propriedades ópticas e térmicas dos monocristais TGS:Cr3+, SBN:Nd3+ e YVO4:Nd3+. As medidas de lente térmica foram realizadas com os feixes lasers de excitação e de prova polarizados e paralelos entre si, enquanto que os experimentos com a interferometria óptica foram feitos com um feixe laser polarizado. Os diferentes eixos cristalográficos dos monocristais foram alinhados na direção do campo elétrico dos feixes e as medidas realizadas para cada orientação dos mesmos. Nos experimentos com a lente térmica foram determinados os valores da difusividade térmica e do parâmetro θ, que descreve a amplitude do sinal de lente térmica. O calor específico foi medido a partir da calorimetria de relaxação térmica e a interferometria óptica foi empregada para determinar o coeficiente térmico do caminho óptico. Os resultados no monocristal TGS:Cr3+ mostraram a ocorrência de mudança significativa no parâmetro θ na transição de fase de ferroelétrica para paraelétrica, em torno de 46°C. A difusividade térmica só não apresentou variação intensa na transição para a orientação ao longo do eixo B. Para o monocristal SBN:Nd3+ a transição de fase de ferroelétrica para paraelétrica foi observada em torno de 62°C. Observamos nesta amostra que para as temperaturas abaixo da transição a incidência do laser de prova induzia efeito de auto-convergência, ao passo que na região da transição ocorreu o inverso, ou seja, foi de auto-divergência. Para o monocristal YVO4:Nd3+, as três técnicas permitiram a obtenção da difusividade térmica, do calor especifico e da variação do caminho óptico em função da temperatura. Os resultados em todas as amostras mostraram que a lente térmica fornece a difusividade térmica na direção de polarização dos lasers. Esta observação, embora útil em termos da determinação da anisotropia dos parâmetros medidos, aponta para a necessidade de desenvolvimento de um novo tratamento teórico para a lente térmica que considere a anisotropia dos parâmetros físicos já na solução da equação de difusão de calor. Em conclusão, os resultados deste trabalho forneceram informações quantitativas sobre as propriedades ópticas e térmicas dos monocristais TGS:Cr3+, SBN:Nd3+ e YVO4:Nd3+. As observações sugerem que o procedimento adotado pode ser empregado para o estudo de outros monocristais de interesse na área de dispositivos opto-eletrônicos. Abstract: In this work the thermal lens spectrometry, the thermal relaxation calorimetry and the optical interferometry were applied to measure the thermo-optical properties of TGS:Cr3+, SBN:Nd3+ and YVO4:Nd3+ single crystals. The thermal lens measurements were carried out with polarized lasers (excitation and probe beams), and the interferometric experiments were carried out with a polarized laser beam. The crystal axes were aligned parallel to the electrical field of the laser beams and the measurements were performed in each axis independently. In the thermal lens measurements the thermal diffusivity and the parameter θ, which describes the thermal lens signal amplitude, were obtained. The thermal relaxation calorimetry method was employed to determine the specific heat, and the optical interferometry to determine the temperature coefficient of the optical path length. The measurements carried out in the TGS:Cr3+ showed strong changes in the θ parameter values in the ferroelectric to paraelectric phase transition, around 46°C. This also occurred with thermal diffusivity data, except for the orientation in which the electrical field was parallel along the B axis. The phase transition for the SBN:Nd3+ single crystal occurred around 62°C. In this sample we observed the occurrence of photorefractive effects which demanded the use of appropriate excitation beam spot sizes to obtain the thermal lens effect. The thermal diffusivity and specific heat data for the YVO4:Nd3+ single crystal were used to determine the temperature dependence of the thermal conductivities as a function of the sample orientation. For the three studied samples, the thermal lens data provided the thermal diffusivity and the parameter θ related to the beam electrical field polarization, what suggests the need of a new anisotropic theoretical model for the thermal lens effect taking into account the anisotropy of the thermal parameters present in the thermal diffusion equation. In conclusion, the results of this work provided important information about the temperature dependence and the anisotropy of the thermo-optical properties of three single crystals, TGS:Cr3+, SBN:Nd3+ and YVO4:Nd3+. For TGS:Cr3+ and SBN:Nd3+ the measurements were performed along the ferroelectric to paraelectric phase transition temperatures. The results suggest that the adopted procedure of this work may be useful in the study of single crystals used as opto-electronic devices.

Idioma: Português Data de Publicação: 2007 Local de Publicação: Maringá,PR Orientador: Prof. Dr. Mauro Luciano Baesso Co-Orientador: Prof. Dr. Antonio Medina Neto Instituição: Universidade Estadual de Maringá. Departamento de Física. Universidade Estadual de Londrina. Departamento de Física Nível: Tese (doutorado em Física)/ UEM: Programa de Pós-Graduação em Física UEL: Programa de Pós-Graduação em Física

Responsavel: inez
Categoria: Aplicação
Formato: Documento PDF
Arquivo: alcir_nunes_2007.pdf
Tamanho: 4600 Kb (4710267 bytes)
Criado: 19-10-2009 15:58
Atualizado: 19-10-2009 16:12
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