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

Título [PT]: Determinação de propriedades térmo-ópticas de vidros e cristais utilizados como meio ativo para lasers de estado-sólido utilizando técnicas de interferometria óptica
Autor(es): Alysson Steimacher
Palavras-chave [PT]:

Lente térmica. Propriedades termoópticas. Vidros especiais. Laser (Estado sólido). Interferometria óptica. Índice de refração.

Antonio Medina Neto [Orientador] - UEM Flávio Cesar Guimarães Gandra - UNICAMP Mauro Luciano Baesso - UEM

Resumo: Neste trabalho, utilizamos a interferometria óptica para determinar o coeficiente térmico do caminho óptico (dS/dT) em função da temperatura para vidro e monocristais, entre temperatura ambiente (~27ºC) e 180ºC. As amostras estudadas incluem vidros óxidos, tais como aluminato de cálcio, fosfato e borato, preparados em diferentes condições e dopados com Nd ou Cr, e vidros da família dos calcogenetos (GLS e GLSO). Foram estudados também os monocristais LiSrAlF6 (LISAF) e LiSrGaF6 (LISGAF). Entre os vidros óxidos, o borato apresentou o menor valor de dS/dT: 10,5x10-6K-1 em temperatura ambiente, enquanto para os fosfato e o aluminato de cálcio foram encontrados os valores de 12,2x10-6K-1 e 19,5x10-6K-1, respectivamente. Os valores de dS/dT para os vidros mostraram-se independentes da concentração de dopante, e das condições de preparação. Os calcogenetos apresentaram valores de dS/dT aproximadamente cinco vezes maior que os vidros óxidos. Os resultados obtidos para todas as amostras vítreas, mostraram um aumento de aproximadamente 20% nos valores de dS/dT em função da temperatura. Este comportamento pode ser atribuído tanto ao aumento do coeficiente de expansão térmico quanto do coeficiente térmico da polarizabilidade eletrônica. Utilizando duas montagens interferométricas diferentes, determinamos o coeficiente de expansão térmica e o coeficiente do índice de refração (dn/dT) em função da temperatura para o vidro aluminato de cálcio, no intervalo de temperatura ambiente até 150ºC. Para este caso verificamos que o coeficiente de expansão térmica permanece praticamente constante, enquanto dn/dT aumenta, o que implica que o coeficiente de polarizabilidade eletrônica (j) é o fator dominante no comportamento de dS/dT, nesta região de temperatura. Para os monocristais de LISAF e LISGAF, observamos um efeito de modulação no padrão de interferência quando utilizamos um laser não polarizado, conseqüência da anisotropia destes cristais. A partir deste resultado, mostramos que é possível estimar os valores de dS/dT para os diferentes eixos cristalográficos e a diferença de dn/dT entre estes eixos, com uma única medida em função da temperatura. Estes resultados foram confirmados a partir das medidas de dS/dT em função da temperatura para os diferentes eixos ópticos da amostra, utilizando a montagem com laser polarizado. Nossos resultados apresentaram ótima concordância com dados encontrados na literatura, mostrando que estes métodos, consideravelmente simples e de baixo custo, são ferramentas poderosas na caracterização de propriedades ópticas e térmicas, em função da temperatura, para vidros e monocristais utilizados como meio ativo de laser de estado sólido Abstract: In this work, the optical interferometric technique was used to determine the temperature coefficient of the optical path length (dS/dT) as a function of the temperature for several glasses and single crystals. The temperature range was between room temperature and 180°C. The studied samples included oxide glasses, such as low silica calcium aluminosilicate (LSCA), phosphates and borates, at different preparation conditions and doped with Nd or Cr, and also chalcogenides glasses (GLS and GLSO). Where also studied single crystals LiSrAlF6 (LISAF) and LiSrGaF6 (LISGAF). At room temperature, among the oxide glasses, the borate showed the smallest dS/dT value: 1.05x10-5 K-1, while for phosphate and LSCA the dS/dT values were 1.22 x10-5 K-1 and 1.95 x10-5 K-1, respectively. These values are independent of the ion-doping concentration and the samples preparation conditions. For the chalcogenides glasses, the dS/dT values are around five times greater than value found for oxide glasses. The results showed that dS/dT increases about 20% for all samples with the temperature reaching. This behavior can be attributed to both an increase of the thermal expansion coefficient or the thermal polarizability coefficient. Two different interferometric techniques were used for the determination of the thermal expansion coefficient and refractive index coefficient (dn/dT) in LSCA sample as a function of temperature, between room temperature and 150°C. In this temperature range, the thermal expansion coefficient is essentially constant, while dn/dT increases about 15%. This result indicate that the coefficient of the electronic polarizability (j) is dominant in the thermal behavior of the dS/dT. For the single crystal LISAF and LISGAF, it was observed a modulation in the interferogram if a unpolarized laser is used. This fact is due to the anisotropy of the thermal - optical proprieties of these materials. Considering this effect, dS/dT was estimated for different crystallographic axis and the difference in dn/dT for these axis, using a single measurement. These results were confirmed by measurements of dS/dT as a function of temperature for different axis orientations, by means of experiments with polarized laser. The results are in agreement with dS/dT values calculated using the data from literature and indicate that this low cost and considerably simple method, is a useful tool to measure the thermal - optical proprieties as a function of the temperature for semitransparent glasses and single crystals used in solid state lasers

Idioma: Português Data de Publicação: 2004 Local de Publicação: Maringá, PR Orientador: Prof. Dr. Antonio Medina Neto Instituição: Universidade Estadual de Maringá. Departamento de Física Nível: Dissertação (mestrado em Física)/ UEM: Programa de Pós-Graduação em Física

Responsavel: inez
Categoria: Aplicação
Formato: Documento PDF
Arquivo: Steimacher_2004.pdf
Tamanho: 1285 Kb (1315439 bytes)
Criado: 31-05-2010 09:01
Atualizado: 31-05-2010 09:08
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