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

Título [PT]: Desenvolvimento e caracterização de vidros aluminosilicato de cálcio dopados com Nd³+
Autor(es): Alysson Steimacher
Palavras-chave [PT]:

Vidros ópticos. Diagrama de fase. Espectroscopia óptica. Propriedade óptica. luminescência. Dopagem com terra rara.

Antonio Medina Neto [Orientador] - UEM Antonio Carlos Bento - UEM Flávio Cesar Guimarães Gandra - UNICAMP José Roberto Martinelli - UEM Mauro Luciano Baesso - UEM

Resumo: Neste trabalho estudamos a formação de vidros aluminosilicato de cálcio preparados em vácuo, com concentração de SiO2 variando de 7 a 40% em massa, com o objetivo de obter amostras estáveis e com boas propriedades físicas para utilização como meio ativo em lasers de estado sólido. As amostras foram preparadas utilizando a composição da amostra LSCAS (Low silica calcium aluminosilicate) como referência, aumentando a concentração de SiO2 e mantendo a razão CaO/Al2O3. De 12 amostras preparadas, cinco apresentaram vitrificação e tiveram suas propriedades físicas medidas. Foram analisados resultados de propriedades como densidade, índice de refração, transmitância óptica, espalhamento óptico, temperaturas de transição vítrea e cristalização, dureza, propriedades elásticas, calor específico, difusividade térmica, condutividade térmica e coeficiente térmico da variação do caminho óptico (dS/dT)I. Os resultados foram discutidos em termos das concentrações de SiO2, e do número de oxigênios não-ligados (NBO). As amostras que apresentaram a melhor combinação de resultados foram escolhidas para a dopagem com Nd2O3. Este terra-rara foi escolhido por ser um dos mais estudados e pelo fato deste apresentar um sistema laser de quatro níveis. Duas séries, uma com material comum e outra com material puro, com composições diferentes, foram preparadas com Nd2O3 até 5% em massa. Até esta concentração não foi verificada cristalização nas amostras preparadas. Além das propriedades físicas estudadas para as amostras base, também foram estudas nas amostras dopadas o coeficiente de absorção óptica, coeficiente de expansão térmica, coeficiente térmico do índice de refração (dn/dT), coeficiente térmico da polarizabilidade eletrônica, efeitos de auto-focalização (Lente Térmica), eficiência quântica de fluorescência, espectros de luminescência e tempo de vida. Os resultados foram analisados em função da concentração de dopante e em função da temperatura e mostraram que os vidros CAS estudados possuem uma excelente combinação de propriedades mecânicas, ópticas e termo-ópticas, com grande potencial para aplicações como meio ativo em lasers de estado sólido. Abstract: In this work several different compositions of CaO:Al2O3:SiO2 were prepared under vacuum to study the glass forming ability of this system as a function of the SiO2 content. The samples were prepared with SiO2 concentrations between 7 to 40wt%, in order to obtain stable glasses which presented a good combination of physical properties, for use as active medium in solid state lasers. The LSCAS composition was used as reference to prepare the samples. The concentration of SiO2 was increased until 40wt%, keeping the CaO/Al2O3 ratio constant. Among 12 prepared samples, five presented total vitrification and were therefore the ones analyzed in this work. The obtained glasses are colorless, highly transparent, without visible crystallites. The influence of the silica content and of non-bridging oxygen (NBO) was discussed in terms of properties such as density, refraction index, optical transmittance, optical scattering, glass transition temperature, glass crystallization temperature, hardness, elastic moduli, specific heat, thermal diffusivity, thermal conductivity and temperature coefficient of the optical path length (dS/dT)I. The samples which presented the best combination of results were chosen for doping with Nd³+. The Nd³+ ion has been one of the most studied rare earth element and also one the most efficient candidates for photonic devices. In order to study how the Nd2O3 doping affects the properties of CAS glass, two series of CAS glass, doped with Nd2O3 up to 5wt%, were prepared under vacuum. Besides the physical properties studied for undoped samples, the coefficient of optical absorption, thermal expansion coefficient, temperature coefficient of refraction index (dn/dT), thermal coefficient of electronic polarizability, self-focusing effects (Thermal Lens), fluorescence quantum efficiency, photoluminescence and fluorescence lifetime were studied. The influence of the temperature and Nd2O3 content were discussed for the results. Overall, this work has determined physical parameters which support the idea that the obtained CAS glasses are strong materials having a useful working range temperature, a good combination of thermal, mechanical and optical properties that could be exploited in many optical applications, in particular, for the use as laser host materials.

Idioma: Português Data de Publicação: 2008 Local de Publicação: Maringá, PR 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: alysson_steimacher_2008_noPW.pdf
Tamanho: 3444 Kb (3526793 bytes)
Criado: 23-07-2010 08:13
Atualizado: 23-07-2010 08:34
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