Processo alternativo de polarização termo-elétrica de indução e caracterização de não-linearidade de segunda ordem em vidros soda-lime
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2009 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL) |
Texto Completo: | http://repositorio.ufal.br/handle/riufal/1000 |
Resumo: | Amorphous materials present macroscopic inversion symmetry. As a consequence, their even order nonlinearities are null. The technological interest in vitreous medium with second order nonlinearity ( χ(2) ) to make photonic devices has stimulated the development of techniques to induce this property. Among them, the thermal-electric field poling is one of the most investigated due its experimental simplicity and results reproducibility. In this work the investigations were directed to the thermal-electric field poling dynamics in soda-lime glasses in view of identify the mainly contributions to the induced nonlinearity stability. Initially were identified the mainly contributions to the induced electrical current. It was observed during the polarizations electroluminescence emission which was shown to be due to ionic displacement and air ionization outside the sample. By using a simplified ionic conduction model was determined two activation energies: ~0,60 and ~3,8eV. The first one, determined from the induced electrical current, was attributed to the sodium conduction; while the second ones, determined by the electroluminescence, attributed to the calcium displacement. Besides the small contribution to the electrical current, the calcium ions, due their small diffusion coefficient, were identified as responsible to the possibility of induce stable second order nonlinearity in soda-lime glasses. Based on these evidences it was used an alternative procedure in which the electrical current flux is controlled. This procedure enabled induce stable χ(2) . This effect was demonstrated to exist 12 months after the polarization procedure, even with a ~50% decrease. The second harmonic generation efficiency was increased in until three times by pumping continuously the polarized samples with infrared radiation from an Nd-YAG laser operating at QSML regime. The threshold applied voltage to observe χ(2) was determined through a modulated applied voltage procedure to be due to the mobility difference between sodium and calcium. |
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Processo alternativo de polarização termo-elétrica de indução e caracterização de não-linearidade de segunda ordem em vidros soda-limeAlternative thermal-electric polarzation process to induce and characterize second order nonlinearity in soda-lime glasses.PolingSecond harmonic generationGlassesThermal electric field polingPolingGeração de segundo harmônicoVidrosPolarização termoelétricaCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA GERALAmorphous materials present macroscopic inversion symmetry. As a consequence, their even order nonlinearities are null. The technological interest in vitreous medium with second order nonlinearity ( χ(2) ) to make photonic devices has stimulated the development of techniques to induce this property. Among them, the thermal-electric field poling is one of the most investigated due its experimental simplicity and results reproducibility. In this work the investigations were directed to the thermal-electric field poling dynamics in soda-lime glasses in view of identify the mainly contributions to the induced nonlinearity stability. Initially were identified the mainly contributions to the induced electrical current. It was observed during the polarizations electroluminescence emission which was shown to be due to ionic displacement and air ionization outside the sample. By using a simplified ionic conduction model was determined two activation energies: ~0,60 and ~3,8eV. The first one, determined from the induced electrical current, was attributed to the sodium conduction; while the second ones, determined by the electroluminescence, attributed to the calcium displacement. Besides the small contribution to the electrical current, the calcium ions, due their small diffusion coefficient, were identified as responsible to the possibility of induce stable second order nonlinearity in soda-lime glasses. Based on these evidences it was used an alternative procedure in which the electrical current flux is controlled. This procedure enabled induce stable χ(2) . This effect was demonstrated to exist 12 months after the polarization procedure, even with a ~50% decrease. The second harmonic generation efficiency was increased in until three times by pumping continuously the polarized samples with infrared radiation from an Nd-YAG laser operating at QSML regime. The threshold applied voltage to observe χ(2) was determined through a modulated applied voltage procedure to be due to the mobility difference between sodium and calcium.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorMateriais amorfos apresentam simetria de inversão macroscópica e, como conseqüência, as nãolinearidades ópticas de ordem par são nulas. A necessidade tecnológica de que meios vítreos apresentem não-linearidade de segunda ordem ( χ(2) ), visando principalmente o desenvolvimento de dispositivos fotônicos, fortalece a busca por técnicas para a sua indução. Dentre estas, o processo termo-elétrico de polarização tem sido muito investigado devido, principalmente a sua simplicidade experimental e a reprodutibilidade dos resultados. Neste trabalho as investigações são dedicadas à dinâmica do processo termo-elétrico em vidros soda-lime visando identificar as principais contribuições para a estabilidade da não-linearidade induzida. Inicialmente foram verificadas as principais contribuições à corrente elétrica induzida. Durante as polarizações observou-se emissão de eletroluminescência. Mostrou-se que esta é devido ao deslocamento dos íons de cálcio e possíveis ionizações do ar fora da amostra. Usando um modelo simplificado de condução iônica determinou-se duas energias de ativação: ~0,60 e ~3,8eV. A primeira, determinada a partir da corrente elétrica induzida, foi atribuída à condução dos íons de sódio; enquanto a segunda, determinada pela eletroluminescência, aos íons de cálcio. Apesar de pequena contribuição na corrente elétrica induzida, os íons de cálcio, devido ao baixo coeficiente de difusão, foram identificados como os responsáveis pela possibilidade de indução de χ(2) estável em vidros soda-lime. Baseado nessas evidências foi utilizado um procedimento alternativo de polarização controlando do fluxo de corrente induzida que permitiu a indução de χ(2) estável. Este efeito pôde ser comprovado existir 12 meses após o processo de polarização, mesmo com redução de ~50% do valor inicial. Observou-se que a eficiência na geração de segundo harmônico pôde ser aumentada em até 3 vezes quando as amostras polarizadas foram bombeadas continuamente com laser Nd-YAG operando no regime QSML. Através de procedimento com tensão elétrica aplicada modulada foi identificada a origem da tensão elétrica de limiar como sendo devido à diferença de mobilidade entre os íons de sódio e cálcio.Universidade Federal de AlagoasBRFísica geral; Física teórica e computacional; Mecânica estatística; Ótica; Ótica não linear; PropriePrograma de Pós-Graduação em Física da Matéria CondensadaUFALVermelho, Marcos Vinicius DiasVERMELHO, M. V. D.Carvalho, Isabel Cristina dos SantosCarvalho, I.C.S.Santos, Pedro Valentim dosDOS SANTOS, P. V.Moura, André de Lima2015-08-25T19:02:07Z2009-09-142015-08-25T19:02:07Z2009-02-10info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfapplication/pdfMOURA, André de Lima. Alternative thermal-electric polarzation process to induce and characterize second order nonlinearity in soda-lime glasses.. 2009. 115 f. Dissertação (Mestrado em Física geral; Física teórica e computacional; Mecânica estatística; Ótica; Ótica não linear; Proprie) - Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2009.http://repositorio.ufal.br/handle/riufal/1000porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL)instname:Universidade Federal de Alagoas (UFAL)instacron:UFAL2018-12-06T19:34:55Zoai:www.repositorio.ufal.br:riufal/1000Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufal.br/oai/requestri@sibi.ufal.bropendoar:2018-12-06T19:34:55Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL) - Universidade Federal de Alagoas (UFAL)false |
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