Compósitos metal-dielétrico a partir de sistemas vítreos de germanato codopados com íons de Yb3+/Er3+ com nanopartículas metálicas para produção de dispositivos fotônicos.

• Autor(a) principal: Kumada, Daniel Kendji
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-12042021-144328/
• topic: Amplificadores ópticos; Erbium; Fotônica; Gain; Germanate; Nanoparticles; Nanopartículas; Photonic; Terras raras; Vidro; Ytterbium

O presente projeto tem como objetivo a produção e caracterização de compósitos metal dielétrico, a partir de sistemas vítreos de germanato codopados com íons de Yb3+/Er3+ para produção de amplificador óptico que opere nas regiões do visível e do infravermelho. O procedimento apresentado neste trabalho faz uso das amostras na forma de bulk produzidas pelo método da fusão seguido de resfriamento rápido, e permite avaliar o potencial do material antecipadamente, com método mais simples, sem que sejam produzidas guias de onda que normalmente necessitam de métodos mais dispendiosos (escrita com laser de fs, processos convencionais da microeletrônica que necessitam de sala limpa, dentre outros). Tal procedimentofoi usado anteriormente com sucesso pelo grupo motivando assim a presente pesquisa.A matriz vítrea estudada é composta por 60,0 GeO2- 40,0 PbO (% em peso) na forma bulk dopada com íons de Er3+ e Yb3+ e uma camada de filme fino de ouro depositada por sputtering. As amostras foram caracterizadas através de medidas de absorção óptica e de emissão óptica nas regiões do espectro visível e infravermelho que comprovaram a incorporação dos íons de Er3+ e Yb3+. Através das medidas de emissão óptica, para a amostra dopada com 1,0% Er2O3 e 1,0% Yb2O3, observou-se um aumento de ~250% na emissão do espectro do infravermelho, quando comparado com a amostra dopada com apenas 1,0% Er2O3. Para o visível este aumento foi de ~ 1000%.Medida de Microscopia de Força Atômica (AFM) foi utilizada para comprovar a camada de filme fino formada por ilhas de ouro com altura de ~11,5 nm. No caso da medida de ganho relativo em 1545 nm a introdução do itérbio proporcionou um de aumento de 300% em relação à amostra somente com 1% Er2O3. Entretanto, o filme fino de ouro depositado não apresentou influência no ganho relativo em 1545 nm. Para as medidas de ganho em 545 nm, a inclusão de 1% Yb2O3 propiciou um aumento de 50% em relação à amostra somente com 1% Er2O3 e a deposição de filme fino de ouro gerou um aumento de ~100% no ganho relativo em relação à amostra somente com 1% Er2O3 e 1% Yb2O3, em ambos os casos de camada mais fina e mais espessa de ouro. A camada de ouro formada por ilhas atuou como um espelho rugoso que contribuiu para aumentar a emissão estimulada fazendo o ganho relativo crescer em 545 nm.