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CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior O formalismo da função de onda de fóton fornece uma descrição alternativa de alguns fenômenos ópticos quânticos de uma forma mais intuitiva. Usamos esse formalismo para descrever o processo de espalhamento correlacionado Stokes-anti-Stokes (SaS) presente no espalhamento Raman. Nesse processo, dois fótons de um feixe de laser são dispersos inelasticamente por um fônon criado pelo primeiro fóton (processos de Stokes) e aniquilados pelo segundo fóton (processo anti-Stokes), produzindo um par de fótons Stokes– anti-Sokes (SaS) . Chegamos a uma expressão para a função de onda de dois fótons, nos domínios temporal e de frequência, do par de fótons SaS espalhado, que está de acordo com uma série de resultados experimentais. Foi mostrado, a partir da analise de casamento de fase, que o padrão de espalhamento é compatível com os experimentos. Foi visto que, na aplicação para experimentos Pump-and-probe, foi possível gerar as curvar corretas para o decaimento da população de fônons na amostra. Por fim, verificou-se que, por meio da analise do espectro conjunto dos pares, foram obtidas informações sobre o emaranhamento em frequência dos fótons espalhados. Assim, conclui-se que, a partir dos resultados, o formalismo de função de onda do fóton, fornece uma maneira intuitiva e robusta para o cálculo das propriedades do espalhamento SaS. The photon wave function formalism provides an alternative description of some quantum optical phenomena in a more intuitive way. We use this formalism to describe the Stokesanti-Stokes (SaS) correlated scattering process present in Raman scattering. In this process, two photons from a laser beam are inelastically scattered by a phonon created by the first photon (Stokes processes) and annihilated by the second photon (anti-Stokes process), producing a pair of Stokes–anti-Sokes (SaS) photons. . We arrive at an expression for the two-photon wavefunction, in the time and frequency domains, of the scattered SaS photon pair, which is in agreement with a number of experimental results. It was shown, from the phase matching analysis, that the scattering pattern is compatible with the experiments. It was seen that, in the application for Pump-and-probe experiments, it was possible to generate the correct curves for the decay of the population of phonons in the sample. Finally, it was verified that, through the analysis of the joint spectrum of the pairs, information was obtained about the entanglement in frequency of the scattered photons. Thus, it is concluded that, from the results, the photon wave function formalism provides an intuitive and robust way to calculate the SaS scattering properties.

Agradecimentos: This work was financially supported by the Brazilian agencies CNPq and FAPESP-FAPERGS (Grant 2019/18460–4). ARZ and FA are CNPq fellows (Grants 303233/2017–6 & 302370/2015–3). FGE and FC are FAPESP fellows (Grants 2019/00757–0 & 2018/24461–0) Abstract: To a large extent, future technological progress relies on the study-development of advanced materials with new and/or improved properties. The semiconductors titanium oxynitride (TixOyNz) and titanium dioxide (TiO2) perfectly meet these requirements in the sense that their main chemical and structural properties can be customized, leading to successful contributions in optics, electronics, catalysis, bactericides surfaces, and photovoltaics applications, for instance. Motivated by these aspects, this paper reports on the structure and optical bandgap of TixOyNz, as obtained by Raman scattering and optical transmittance spectroscopy, respectively. The study comprises a set of films produced by N-2-plasma Ti sputtering and subsequently thermal annealed in an atmosphere of oxygen flux. As the thermal treatments advance, the Raman spectra indicate a gradual transformation of the films from amorphous+(nano/micro-)crystalline TixOyNz to the crystalline Rutile phase of TiO2 (R-TiO2). Consistent with these structural changes, the optical bandgap of the films decreases from - 3.2 to 2.5 eV, i.e., across part of the ultraviolet-blue spectral region. The analysis of the experimental data confirms the importance of nitrogen (in the early stages of sample preparation) on the achievement of R-TiO2 in a continuous and controllable way. Therefore, this paper shows the suitability of the TixOyNz compound to produce films with well-defined crystalline TiO2-related structures and specific optical bandgap values CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL - FAPERGS Fechado

Orientadores: Aurea Rosas Vasconcellos, Roberto Luzzi Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Neste trabalho realizamos um estudo pormenorizado das propriedades ópticas de semicondutores polares de gap direto dopado tipo n. Em particular nos concentramos nos efeitos de muitos corpos (interação coulombiana) e na influência da interação elétron fônon LO (potencial de Fröhlich) sobre as propriedades ópticas do sistema. Para tanto, inicialmente, calculamos a função dielétrica longitudinal do sistema recorrendo ao elegante, prático e poderoso método das Funções de Green Termodinâmicas de Tempo Duplo. Obtivemos expressões analíticas para as partes real e imaginária da função dielétrica onde estão incorporados efeitos dinâmicos. Foi evidenciado o inter-relacionamento entre os efeitos coletivos - gerados pela interação coulombiana e a interação polar. Isto se manifesta claramente nas expressões obtidas para a renormalização das energias de excitação bem como nas funções de relaxação dinâmicas associadas com os efeitos dissipativos no sistema. Tais características se mostram fundamentais para que os resultados numéricos, obtidos a partir da teoria, quando comparados com as curvas experimentais forneçam um muito bom acordo em posição e forma das bandas de espalhamento Raman por modos híbridos de plasmons-fônons LO e os espectros de refletividade do GaN, inclusive é evidenciada e interpretada, uma banda anômala observada experimentalmente Abstract: A detailed analysis of the influence of the polar and Coulomb interactions, and brief comments on impurities, on the optical properties of III-Nitrides is presented. Raman scattering by coupled plasmon-LO phonon modes is considered in particular. Numerical calculations are done in the case of n-doped GaN obtaining excellent agrément with the experimental data and, in the process, the explanation of certain observed so-called anomalies is done. A brief study of reflectivity spectra is also included Doutorado Física da Matéria Condensada Doutor em Ciências

Orientador: Vólia Lemos Crivellenti Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Medidas de espalhamento Raman foram realizadas em geometrias adequadas a observação de todos os modos (Raman ativos) do sulfato duplo de lítio e césio. A análise de grupo fator mostrou ser insuficiente para a interpretação dos resultados. Em particular , para os modos internos do cristal, é possível fornecer uma descrição mais detalhada baseada em um cálculo de intensidades relativa cujo princípio é transportar os tensores Raman da molécula SO4 ao cristal desprezando mudanças ocasionadas pelo campo cristalino. Este tipo de cálculo foi realizado por nós para o LiCsSO4 e comparado com os resultados experimentais das intensidades integradas. A comparação mostrou uma boa concordância geral e explicou a ausência de alguns picos no espectro Raman, que não poderiam ser entendidos com base em teorias menos elaboradas. Neste trabalho é mostrada também a evolução do espectro Raman do LiCsSO4 para pressões variando no intervalo de 1 atm até 7 GPa. Para todas as geometrias observadas ocorre uma mudança qualitativa no espectro quando a pressão atinge o valor 3,8 GPa ao aumentar a pressão. Ao decrescer a pressão abaixo deste valor o espectro reproduz as mesmas estruturas do espectro a pressão ambiente. A mudança fica mais evidente examinando-se as curvas de freqüência contra pressão. Para todos os modos estas curvas apresentam uma descontinuidade no valor P = 3,8 GPa. Estas mudanças foram interpretadas por nós como indicação de uma transição de fase estrutural reversível ocorrendo no sulfato de lítio e césio para o valor de pressão Pc = 3,8 GPa. Alguns argumentos apresentados sugerem a possibilidade de pseudo-rotações de poliedros serem o mecanismo responsável pela transição Abstract: Polarized Raman spectra of single crystals of LiCsSO4 were obtained in geometries chosen to allow for the observation of all the Raman active modes. It was found that an isolated factor group analysis fails to give a consistent interpretation of the spectra. Therefore, a complementary calculation, based on a group theoretical method, was employed to obtain the relative intensities for all the internal modes. The calculation was performed by taking the Raman tensors of the free ion transformed to account for the relative orientation of the ion in the crystal. The calculated values compared to the integrated intensities obtained experimentally resulted in good agreement for most of the modes. The lack of some modes in the spectra was explained based in this theoretical model. The Raman spectra of LiCsSO4 was also studied for pressures varying in the range 1 atm to 7 GPa. The spectra were observed to change qualitatively when the pressure attains the value 3.8 GPa. The modification was rapid and reversible. The plots of frequency versus pressure showed marked discontinuities at P = 3.8 GPa, changes were interpreted here as evidences of reversible structural phase transition occurring in lithium cesium sulfate at Pc = 3.8 GPa. The characteristics of this transition were seen to be consistent with a polyhedral tilt transition Mestrado Física Mestre em Física

Orientador: Antonio Vidiella Barranco Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: No presente trabalho estudamos, como uma extensão de um sistema de poucos níveis, um sistema que consiste de um átomo de três níveis na configuração D interagindo com dois modos do campo de radiação. Supomos que o nível 2 esteja bem fora da ressonância e que será eliminado adiabaticamente, de modo que ele possa agir apenas como um estado virtual nas transições entre os níveis 1 e 3. Este é conhecido como modelo Raman acoplado. Derivamos o Hamiltoniano do sistema Raman acoplado através de uma transformação unitária. Investigamos a influência dos "Stark-shifts" e de um meio tipo Kerr na evolução dos subsistemas por meio da inversão atômica, do parâmetro Q de Mandel e da pureza dos subsistemas. Em particular investigamos a competição entre os efeitos dos "Stark-shifts" e do meio Kerr, buscando sob quais condições o átomo apresentaria evolução periódica, o que implica no desemaranhamento entre os estados atômico e dos campos Abstract: In the present work we study, as an extension of few-level systems, a system which consists of a three-level atom in the D configuration interacting with two modes of the radiation field. The level 2 is assumed to be far off resonance and will be adiabatically removed so that it participates as a virtual state in the transitions between levels 1 and 3. This is the Raman-coupled model. We derive a Raman coupled Hamiltonian by a unitary transformation. We investigate the in uences of the "Stark-shifts" and the Kerr-like medium in the sub-systems by means of the atomic inversion, Mandel¿s Q parameter and the purity of the sub-systems. We investigate the competition between the effects of the "Stark-shifts" and the Kerr-like medium, looking for the conditions leading to atomic periodic evolution, which is related to the disentanglement between the atom and the fields Mestrado Física Mestre em Física

Orientador: Jose Antonio Sanjurjo Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica "Gleb Wataghin" Resumo: Nesta tese são descritos estudos de espectroscopia Raman e magnetização-dc realizados em amostras cerâmicas de R1-xMxMnO 3+s (R = terra rara; M = Ca, Sr), com estrutura cristalina Perovskita, e X 2Mn2 O7 (X = Tl, In, e Y), com estrutura Pirocloro. Amostras pertencentes à primeira categoria apresentam fenômenos magnéticos complexos, entre eles a coexistência a uma dada temperatura de distintas fases magnéticas. Estudos de magnetização-dc em compostos que apresentam separação de fases, devido a fatores intrínsicos ou estrínsecos, são apresentados. Espectros Raman de compostos que se cristalizam na estrutura Pirocloro e em cada variante da estrutura Perovskita são estudados, sendo mapeados os espectros característicos de cada estrutura, incluindo os modos ativados em Raman por distorções locais ou cooperativas da rede cristalina. Mudanças estruturais com a variação da temperatura, que ocorrem para alguns compostos, são também estudadas através de espectroscopia Raman. Uma correlação entre as propriedades ópticas e magnéticas das manganitas é feita através do estudo do acoplamento spin-fônon nestes sistemas, que se manifesta na forma de anomalias nas frequências de alguns fônons em torno da temperatura de ordenamento magnético. Um formalismo geral para essa interação é apresentado. Informações sobre o magnet ismo das manganitas são assim obtidas pela técnica de espectroscopia Raman. Este método pode ser aplicado ao estudo de novos materiais magnéticos em geral, particularmente aqueles em que os mecanismos de troca envolvidos ainda não sejam bem compreendidos Abstract: In this thesis, Raman-scattering and dc-magnetization studies on ceramic samples of RxMxMn3+s (R = rare earth; M = Ca, Sr) with Perovskite crystal structure, and X2Mn2O7(X = Tl, In, e Y) with Pyrochlore structure, are described. Some samples belonging to thefirst category present complex magnetic phenomena, among them a coexistence of distinct magnetic phases at a given temperature. Dc-magnetization studies in compounds that show phase separation, due to intrinsic or extrinsic origins, are presented. Raman spectra of manganites which crystallize in the Pyrochlore structure and in each variant of the Perovkite structure are studied, and the characteristic spectra of each structure are mapped, including Raman-activated modes by local or cooperative distortions of the crystal lattice. Structural changes with temperature, present in some of these compounds, are also studied by Raman spectroscopy. A correlation between optical and magnetic properties in manganites is achieved by studying the spin-phonon coupling in these systems, that is responsible for phonon frequency changes near the magnetic ordering temperature. A general formalism for this interaction is presented. Information about the magnetism of manganites are so obtained by Raman spectroscopy. This method can be applied to the investigat ion of new magnet ic materials in general, particularly those which exchange mechanisms are not well understood so far Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientadores: Richard Landers, Raphael Tsu Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Neste trabalho propomos o crescimento e a caracterização de nanocristais de silício visando o estudo do efeito do confinamento quântico nas propriedades óticas e elétricas destes materiais. Baseados em resultados preliminares que mostraram evidências de confinamento quântico em diodos de tunelamento ressonante de silício, desenvolvemos um novo tipo de estrutura a qual denominamos "Silicon-lnterface Adsorbed Gas Superlattices'l (Si-IAG). Uma estrutura constituida por multicamadas de silício amorfo intercaladas com a exposição de gases, oxigênio e hidrogênio, na interface entre estas camadas. Estas amostras apresentaram fotoluminescência relativamente intensa na faixa do visível, e partículas de Si com dimensões da ordem de 3nm, como indicado por medidas de Espalhamento Raman. Para o desenvolvimento das amostras de Si-IAG, foi projetado e construído um sistema versátil de evaporação de silício em ultra alto vácuo (UHV), com o propósito de se obter as nanopartículas com dimensões controladas. Na caracterização das Si-IAG foram utilizadas principalmente Espalhamento Raman (ER), Fotoluminescência (PL) e Espectroscopia de Elétrons Auger (AES). Resultados mostraram a possibilidade de se fabricar e controlar nanocristais de silício, que apresentam emissão de luz no visível, por um processo compatível com a atual tecnologia MOS ("Metal Oxide Semiconductor") utilizada na microeletrônica Abstract: In This work, we propose the fabrication and characterization of silicon nanocrystals to study the effects of quantum confinement on the optical and electrical properties. Based on previous results indicating quantum confinement effects in silicon resonant tunelling diodes, we introduce a new kind of heterostructure called Silicon Interface Adsorbed Gas Superlattices (Si-IAG), i.e., consisted of the intercalation of amorphous silicon layers with gas exposure, oxygen and/or hydrogen, at the interfaces between the a-Si layers. These samples give rise to a fairly strong light emission (PL) in the visible range, and particle sizes in the order of 3nm, as indicated by Raman Scattering. For the fabrication of Si-IAG samples, a new and versatile deposition system was designed and constructed to evaporate silicon in UHV, with the purpose of obtaining and controlling the size of the nanoparticles. Raman scattering, photoluminescence and Auger electron spectroscopy (AES) were the main tools to characterize the Si-IAG samples. The results pointed out the possibility of fabrication and control of the silicon nanocrystals size by means of a process compatible with the current microelectronics MOS technology Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientador: Ram Sharan Katiyar Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: O espalhamento Raman à baixas frequências no KDP, RDP e RDA, na configuração geométrica y(xy)x foi investigado como função da temperatura com uma ênfase especial próximo à temperatura de transição TC. Para o espectro, na região do modo superamortecido e da vibração ( "stretching" ) dos modos A-BO4, foi feito o "fitting" para a função resposta de dois osciladores harmônicos amortecidos e também pelo oscilador da rede devido a Silverman. Em ambos os formalismos, considerando o acoplamento puraniente real ou puramente imaginário, o modo superamortecido amolece com a temperatura, bem acima de TC, mas se atém a uma frequência de "hard core" próximo à transição de fase. Estes resultados não indicam a existência de um modo se aproximando da frequência zero em contraste aos trabalhos anteriores realizados por vários autores Abstract: The low frequency Raman scattering in KDP, RDP and RDA in y(xy)x configuration has been investigated as a function of temperature with particular emphasis near the transition temperature TC. The spectra in the region of the overdamped and A-BO4 stretching modes have been fitted to the response function of two coupled damped hamonic oscillators and that of lattice oscillators due to Silverman. In both t.he formalisms, assuming purely real or purely imaginary coupling the overdamped mode softens with temperature well above TC but attains a "hard core" frequency near the phase transition. These results do not indicate existence of a mode approaching zero frequency in contrast to the earlier work by various authors Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientador: Jacobus Willibrordus Swart Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Filmes ultrafinos (espessuras inferiores a 20 nm) de nitreto de titânio (TiN) para serem usados como eletrodos de porta para tecnologia CMOS (Complementary Metal Oxide Semicon-duc-tor) foram obtidos. Estes filmes ultrafinos foram obtidos através da evaporação por feixe de elétrons de camadas ultrafinas (de 1 ou 2 nm de espessura) de titânio (Ti) com posterior ni-tretação por plasma ECR (Electron Cyclotron Resonance) de nitrogênio (N2). Após a deposição e nitretação do titânio, a fim de evitar a oxidação dos filmes, no mesmo reator ECR da nitreta-ção, executou-se a deposição CVD (Chemical Vapor Deposition) de filmes de a-Si:H (silício amorfo hidrogenado) usando plasma de SiH4/Ar. Estes filmes de a-Si:H foram implantados com fósforo (P+) e recozidos por processamento térmico rápido para torná-los dopados n+ e policris-talinos. Assim, foram formados eletrodos de porta (Metal Gate) MOS com estruturas Poli-Si n+/TiN e esta dissertação apresenta as seguintes contribuições científicas: ¿ Obtenção de eletrodos de porta Poli-Si n+/TiN que suportam processos RTA em alta tempe-ratura de 1000 ºC. Esta característica foi observada por análises Raman, que identificaram picos relativos ao TiN dos modos TA (~195 cm-1) e LA (~315 cm-1) e ao Si cristalino (~ 521 cm-1); ¿ Obtenção de filmes ultrafinos de TiN, com espessuras menores que 20 nm e contínuos. Qua-tro amostras apresentaram espessuras menores que 10 nm, que é um valor desejado para ob-ter eletrodos de porta MOS que caibam nos dispositivos fabricados para nós tecnológicos com dimensões menores que 22 nm. Esta característica foi identificada por imagens SEM (microscopia eletrônica de varredura); ¿ Obtenção de eletrodos de porta Poli-Si n+/TiN do tipo midgap, pois os valores de VFB estão entre -0,31 V e -0,48 V. Estas características foram extraídas de medidas de Capacitância¿Tensão (C-V); Portanto, eletrodos de Poli-Si n+/TiN do tipo midgap, com espessuras menores que 10 nm, resistentes a processos de alta temperatura e que podem ser usados em dispositivos fabrica-dos para nós tecnológicos com dimensões menores que 22 nm, foram obtidos Abstract: Ultrathin films (thickness of less than 20 nm) of titanium nitride (TiN) to be used as gate electrodes for CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) technology were obtained. These ultrathin films were obtained by electron beam evaporation of ultrathin layers (1 or 2 nm thick) of titanium (Ti) followed by ECR (Electron Cyclotron Resonance) plasma nitriding of nitrogen (N2). After deposition and nitriding of the titanium, in order to prevent oxidation of the films, in the same nitriding ECR reactor, a-Si:H (hydrogenated amorphous silicon) films were deposited by CVD (Chemical Vapor Deposition) using SiH4/Ar plasma. These films of a-Si:H were implanted with phosphorus (P+) and annealed by rapid thermal annealing to turn them n+ dopped and polycrystalline. Thus, MOS metal gate electrodes were formed with Poly-Si n+/TiN structures and this dissertation presents the following scientific contributions: ¿ Gate electrodes of Poly-Si n+/TiN that support RTA processes in high temperature of 1000 ºC were obtained. This characteristic was observed by Raman analysis, that identified peaks associated to TiN at TA mode (~195 cm-1) and LA mode (~315 cm-1), and related to the crys-talline Si at (~ 521 cm-1); ¿ Ultrathin films of TiN, less than 20 nm thick and continuous, were obtained. Four samples were less than 10 nm thick, which represents a thickness that is desirable to obtain MOS gate electrodes that fit devices manufactured for technological nodes with dimensions smaller than 22 nm. This feature was identified by SEM images (Scanning Electron Micros-copy); ¿ Midgap metal gate electrodes Poly-Si n+/TiN were obtained, as VFB values are between -0.31 V and -0.48 V. These features were extracted from measurements of capacitance-voltage (C-V); Therefore, midgap electrodes of Poly-Si n+/TiN, less than 10 nm thick, resistant to high temperature processes and that can be used in devices manufactured for technological nodes with dimensions smaller than 22 nm were obtained Mestrado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Mestre em Engenharia Elétrica

Agradecimentos: This work was financially supported by the Brazilian agencies CNPq and FAPESP (Project 2019/18460-4). ARZ and FA are CNPq fellows (Grants 303233/2017-6 & 302370/2015-3). FC and FGE are FAPESP fellows (Grants 2018/24461-0 & 2019/00757-0) Abstract: Owing to its singular and (to some extend) adaptable characteristics, titanium oxynitride (TixOyNz) represents an exceptional choice in the realm of new materials aiming at the development of practical devices. However, the effective use of TixOyNz in photovoltaic and (photo)catalysis applications, for example, relies on a refined production-properties balance. Accordingly, this paper reports on the physico-chemical properties of TixOyNz films as investigated by means of the Raman scattering and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) techniques - the former shedding light on the structural characteristics of the films, and the latter providing the state of oxidation of the film's constituents. The films were prepared by sputtering TiO2 and Ti targets in a plasma comprising different mixtures of Ar and N-2. Because of the deposition method and conditions, the films exhibit Raman spectra that are consistent with a combination of TiO2 and TiN or, more properly, TixOyNz under the amorphous and (nano/micro-)crystalline structures. In fact, the experimental data indicate the presence of four TiO2- and two TiN-related phonon modes, whose relative scattering features scale with the oxygen and nitrogen contents of the films. A similar concentration dependence was verified with the percentage of Ti4+, Ti3+, and Ti2+ chemical states of oxidation. This mutual concentration dependence was explored thoroughly and the results clearly indicate the suitability of the Raman data to estimate the typical atom composition and distribution of the Ti-related chemical states of TixOyNz CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP Fechado

Agradecimentos: This study was financed in part by the Coordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior (CAPES)-Finance Code 001-scholarship PNPD (W. E. Gomes). There are no conflicts to declare Abstract: A clear molecular description of excess hydrated protons and their local hydrogen bond transport network remains elusive. Here, the hydrogen bond network of excess hydrated protons in water bridges was probed by measuring their Raman spectra and comparing them to the spectra of protons in ice and water. The proton vibrational spectrum and the hydrogen bond network translational and librational spectra were recorded. The spectra of the water bridge and water exhibit clear differences, indicating the presence of a structure in water bridges when subjected to an electric field of approximate to 10(6) V/m that has not been previously reported. The intermolecular Raman spectrum of the floating water bridge exhibits a hydrogen bond stretching band at 150-250 cm(-1), librational bands within the 300-1000 cm(-1) spectral range, and a large band at 1500-3000 cm(-1), which corresponds to the vibrational signature of excess hydrated protons in the water bridge structure. The excess protons are shown to move predominantly at the air/water interface, and the effect of this distribution is a measurable change in the air/water interfacial tension from approximate to 80 to approximate to 32 N/m. Therefore, hydrated protons must have a unique water arrangement that enables them to propagate without sinking into bulk water. This local polarized hydrogen bond network in the interfacial water region is characterized by a translational spectrum similar to that of ice V COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES Fechado

We report on Raman spectroscopy, temperature-dependent in-plane resistivity, and in-plane magnetoresistance experiments in highly oriented pyrolytic graphite (HOPG) implanted with As and Mn. A pristine sample was also studied for comparison. Two different fluences were applied, and . The implantations were carried out with 20 keV ion energy at room temperature. The Raman spectroscopy results reveal the occurrence of drastic changes of the HOPG surface as a consequence of the damage caused by ionic implantation. For the higher dose, the complete amorphization limit is attained. The resistivity and magnetoresistance results were obtained placing electrical contacts on the irradiated sample surface. Owing to the strong anisotropy of HOPG, the electrical current propagates mostly near the implanted surface. Shubnikov-de Haas (SdH) oscillations were observed in the magnetoresistance at low temperatures. These results allow the extraction of the fundamental SdH frequencies and the carriers' effective masses. In general, the resistivity and magnetoresistance results are consistent with those obtained from Raman measurements. However, one must consider that the electrical conduction in our samples occurs as in a parallel association of a largely resistive thin sheet at the surface strongly modified by disorder with a thicker layer where damage produced by implantation is less severe. The SdH oscillations do not hint to significant changes in the carrier density of HOPG Fechado

Agradecimentos: FAPESP (2013/16911-2); Instituto Nacional de Fotônica Aplicada à Biologia Celular-INFABIC (CNPq grant 465699/2014-6, FAPESP grant 2014/50938-8); Biologia das Doenças Neoplásicas da Medula Óssea (FAPESP grant 11/51959-0); CLC - CNPq produtividade grant (312049/2014-5); and Centro de Óptica e Fotônica - CEPOF (FAPESP grant 05/51689-2) Abstract: Acquiring images of biological tissues and cells without the assistance of exogenous labels with a fast repetition rate and chemical specificity is what coherent anti-Stokes Raman Scattering (CARS) imaging offers. Nonresonant background (NRB) is one of the main drawbacks of the CARS microscopy technique because it limits the detection of weak Raman lines and the detection of low-concentration molecules. We show that a six-wave mixing process with two beams, which is a cascade effect of CARS, show better signal/NRB ratio and can be utilized for biological tissues imaging. The cascade CARS (CCARS) depends on chi-3 to the fourth power, instead of chi-3 squared as in the usual CARS signal||therefore, the contrast ratio with NRB is higher for CCARS than for CARS. We present analytic calculations showing that CCARS have better contrast over CARS in any situation. Comparison of the signals of both techniques generated on water-ethanol solutions confirm these results. Finally, we acquired CCARS images of fresh biological tissues, attesting that it is a useful tool for biological studies FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ Aberto

Protonic arrangements were detected in water bridge structures using confocal Raman microscopy, and the spectra show two formed structures. The measured Raman spectra were modified using the voltage applied to the bridge structure, which changed the proportion of these two species. Initially, for a 6.3 kV applied voltage, there was a measurable increase in the bridge current above the Ohmic contribution and the observed Raman spectrum of this new injected specie corresponded to the computed spectrum for the Zundel protonic arrangement. As the voltage further increases a contribution from the Eigen proton solvation specie is added to the measured spectrum Fechado

Orientador: Max Henrique Machado Costa Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Os amplificadores Raman distribuídos (DRAs) têm se mostrado interessantes nas redes ópticas elásticas porque eles permitem, em algumas configurações, aumentar a banda de amplificação, melhorar a planicidade dos canais e diminuir a inserção de ruído em relação aos amplificadores a fibra dopada com érbio (EDFAs) convencionais. No entanto, existem problemas operacionais nos DRAs pois a amplificação acontece na própia fibra de transmissão. As características desta fibra, que não são sempre perfeitamente conhecidas nas instalações em campo, têm uma influência sobre o ganho Raman utilizado para a amplificação do sinal. Como consequência, os lasers de bombeio dos DRAs devem ser ajustados para se adaptar as propriedades da fibra de maneira a providenciar um controle de ganho automático preciso. Esta dissertação de Mestrado apresenta um método de calibração em campo dos amplificadores Raman distribuídos contra-propagantes para melhorar a precisão do controle automático de ganho. A eficiência deste método é demonstrada em simulação para fibras de transmissão tendo diferentes perfis de atenuação e é validada experimentalmente com fibras tendo diferentes perfis de atenuação e com emendas localizadas a várias distâncias dos lasers de bombeio dos DRAs. Enfim, o impacto do método de calibração na planicidade do ganho e na figura de ruído do amplificador é apresentado em simulação Abstract: Distributed Raman amplifiers (DRAs) have gained interest for elastic optical networking (EON) because they allow, in some configurations, to increase the amplification bandwidth, to enhance the gain flatness and to decrease the noise insertion compared to conventional erbium doped fiber amplifiers (EDFAs). However, there are operational issues in the deployment of DRAs because the transmission fiber itself serves as the gain medium. The characteristics of this fiber, that are not always perfectly known in field installations, have an influence on the Raman gain used for the signal amplification. As a consequence, the pump power of the DRAs must be adjusted to adapt to the actual fiber properties to provide accurate automatic gain control. This Masters dissertation presents a field calibration procedure for distributed counter-propagating Raman amplifiers to enhance their automatic gain control. The performance of this calibration procedure is demonstrated in simulations for transmission fibers of different attenuation profiles and is validated experimentally with fibers of different attenuation profiles and with splices located at several distances from the DRAs' pump lasers. Finally, the impact of this calibration procedure on the amplifiers gain flatness and noise figure is presented in simulations Mestrado Telecomunicações e Telemática Mestre em Engenharia Elétrica

Doutoramento em Engenharia Eletrotécnica Submitted by Patrícia Correia (patriciacorreia@ua.pt) on 2015-05-19T15:59:38Z No. of bitstreams: 1 amplificadores de fibra em redes ópticas transparentes e dinâmicas.pdf: 6937016 bytes, checksum: dac8ceebe1ee2f2aa65706d2592e9534 (MD5) Made available in DSpace on 2015-05-19T15:59:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 amplificadores de fibra em redes ópticas transparentes e dinâmicas.pdf: 6937016 bytes, checksum: dac8ceebe1ee2f2aa65706d2592e9534 (MD5) Previous issue date: 2015

Two-magnon Raman scattering is observed in the orthophosphate LiMnPO4, carrying quantitative information on the magnetic interactions between local Mn2+ moments. A simulated annealing filling procedure of the Raman signal to theoretical curves derived from a magnetic Hamiltonian was carried out, taking exchange and anisotropy constants as free fitting parameters. Previously reported inelastic neutron scattering (INS) data [J. Li etal., Phys. Rev. B 79, 144410 (2009)] were also used in the fit. It is shown that the combined application of INS and Raman scattering data in the fit reduces the ambiguity of the determined set of exchange parameters with respect to fitting procedures using INS or Raman data independently. The temperature dependence of the Raman signal does not show a collapse of the two-magnon excitations at the long-range magnetic ordering temperature, T-N = 34K, supporting significant short-range spin correlations above T-N FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ Fechado

Doutoramento em Engenharia Eletrotécnica In this thesis a study of optical fiber amplifiers in the context of transparent and dynamic optical networks is performed. We propose and validate a simplified model to estimate the gain profile and amplified spontaneous emission (ASE) noise of broadband counterpumped Raman fiber amplifiers (RFAs). The proposed model requires very low computational resources and it is suitable to be used in network planning tools. Based on the proposed model, we also present an algorithm to design flat gain counter-pumped RFAs for the extended C-band with low computational requirements. We experimentally verify that the pump-reflecting RFA presents a higher transient response due to channels add/drop, when compared to the conventional counter-pumped RFA. This makes this amplifier configuration unsuitable for transparent and dynamic optical networks. To mitigate the transient response due to channel add/drop, a pumpcontrolled gain-locked system based on the monitorization of the reflected pump power is proposed and validated numerically and experimentally. Following this approach, an efficient low-cost RFA suitable for dynamic optical networks is proposed. The dependence of the dynamical response of erbium-doped fiber amplifiers (EDFAs) on the pump wavelength, pump power, and temperature due to spectral hole burning (SHB) and site dependent pumping (SDP) is experimentally investigated. A dependence of the dynamic response on the pump wavelength, for amplifiers pumped around 1480 nm, is shown. In order to explain this dependence, the impact of SDP on the performance of EDFAs pumped at wavelengths around 1480 nm is investigated, both experimentally and numerically. As a result, an improved model incorporating the SDP effect for twolevel EDFAs is derived and experimentally validated. Nesta tese é feito um estudo sobre amplificadores de fibra ótica no contexto de redes óticas transparentes e dinâmicas. Propomos e validamos um modelo simplificado para estimar o perfil do ganho e do ruído de emissão espontânea amplificada (ASE), para amplificadores de Raman (RFAs) contra propagantes. O modelo proposto requer baixos recursos computacionais e é adequado para ser usado em ferramentas de planeamento da rede. Com base no modelo proposto, apresentamos também um algoritmo com requisitos computacionais baixos para desenhar RFAs contra propagantes com ganho constante para a banda C estendida. Verificamos experimentalmente que um RFA contra propagante com reflexo da potência da bomba devido à adição/remoção de canais apresenta uma resposta transiente mais elevada, quando comparado com um RFA contra propagante convencional. Isto torna esta configuração inadequada para redes óticas transparentes e dinâmicas. Para mitigar a resposta transitória devido à adição/remoção de canais, um sistema de controlo do ganho baseado na monitorização da potência da bomba refletida é proposto e validado numérica e experimentalmente. Seguindo esta abordagem, um RFA contra propagante eficiente e de baixo custo adequado para redes óticas dinâmicas é proposto. A dependência da resposta dinâmica dos amplificadores de fibra dopada com érbio (EDFAs) em função do comprimento de onda da bomba, da potência da bomba e da temperatura devido ao spectral hole burning (SHB) e site dependent pumping (SDP) é investigada experimentalmente. Nos resultados obtidos é mostrada a dependência da resposta dinâmica em função do comprimento de onda da bomba, para amplificadores bombeados em torno de 1480 nm. Para explicar esta dependência, o impacto do SDP no desempenho de EDFAs bombeados em comprimentos de onda em torno de 1480 nm é investigado, tanto experimental como numericamente. Como resultado, um modelo mais completo, incorporando o efeito SDP para EDFAs de dois níveis é derivado e validado experimentalmente.

Orientadores: Gaston Eduardo Barberis, Eduardo Granado Monteiro da Silva Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin Resumo: Este trabalho é dedicado ao estudo dos multiferróicos, um tipo especial de sistema de elétrons fortemente correlacionados. Foram analisadas teoricamente estas substâncias e estudada a família LiMPO4 (M: Mn, Fe, Co, Ni) em particular. Este trabalho focou particularmente no composto de Mn, LiMnPO4, onde foram utilizados os dados existentes e os recém obtidos de espalhamento inelástico de nêutrons (INS), magnetização, espalhamento Raman e ressonância paramagnética eletrônica (ESR) para modelar as interações magnéticas presentes no material. Os resultados obtidos em monocristais deste composto permitem refinar o conhecimento das interações magnéticas do mesmo. O modelo desenvolvido realiza um ajuste simultâneo dos novos dados de espalhamento Raman e os já publicados de INS, mostrando uma clara interpretação do papel dos parâmetros de troca no material escolhido. É esperado que este cálculo seja estendido para toda a família e para outros compostos. Esta tese tenta ser auto-contida, por isso incluiu-se boa parte do material necessário para o leitor e futuros continuadores deste trabalho Abstract: This work is devoted to the study of an special type of strongly correlated electrons\' compounds, namely the multiferroics. We analyze theoretically those substances, and we study a particular family of them, the LiMPO4 (M: Mn, Fe, Co, Ni) family. We focus particularly in the Mn compound, LiMnPO4, where we use existing and newly obtained data from Inelastic Neutron Scattering, Magnetization, Raman Scattering and Electron Spin Resonance to model the magnetic interactions in the material. The results in single crystals of this compound allow us to refine the knowledge of the magnetic interactions in LiMnPO4. Our model develops a calculation that fits together the new Raman experiments and the already published INS, arriving to a clear interpretation of the role of the exchange parameters in the chosen material. We expect that our calculation will be extended in the future to the whole family and to other compounds. This thesis tried to be self-contained, so we included some material that can be useful for the readers and future continuators of this work Doutorado Física Doutor em Ciências

Agradecimentos: The authors acknowledge the financial support from CAPES, CNPq, FINEP and FAPEMIG. Special thanks to Dr. Cristiano Fantini Leite and Prof. Marcos A. Pimenta (UFMG) for their hospitality during Raman experiments with the T64000 equipment. LNLS is acknowledged for concession of beamtime Abstract: Ln(3)SbO(7) (Ln=La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb and Dy) ceramics were synthesized by solid-state reaction in optimized conditions of temperature and time to yield single-phase ceramics. The crystal structures of the obtained ceramics were investigated by synchrotron X-ray diffraction, second harmonic generation (SHG) and Raman scattering. All samples exhibited fluorite-type orthorhombic structures with different oxygen arrangements as a function of the ionic radius of the lanthanide metal. For ceramics with the largest ionic radii (La Nd), the ceramics crystallized into the Cmcm space group, while the ceramics with intermediate and smallest ionic radii (Sm Dy) exhibited a different crystal structure belonging to the same space group, described under the Cam setting. The results from SHG and Raman scattering confirmed these settings and ruled out any possibility for the non-centrosymmetric 0221 space group describing the structure of the small ionic radii ceramics, solving a recent controversy in the literature. Besides, the Raman modes for all samples are reported for the first time, showing characteristic features for each group of samples COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ FINANCIADORA DE ESTUDOS E PROJETOS - FINEP FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE MINAS GERAIS - FAPEMIG Fechado

Orientador: Pedro Antonio Muniz Vazquez Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química Resumo: Neste trabalho novas metodologias para cálculo das intensidades Raman absolutas de moléculas na fase gasosa foram desenvolvidas para uma série de moléculas pequenas, usando o método ab initio (CCSD) e a teoria do funcional de Densidade (DFT) (PBE0, LB94 e CAM-B3LYP) dentro da Teoria de Polarizabilidade de Placzek. A velocidade em cálculo junto com economia nos recursos computacionais foram estudadas usando dos conjuntos de bases polarizadas (potential efetivo de caroço) pSBKJC e pStuttgart desenvolvidos pelo nosso grupo através do procedimento "polarização eléctrica de Sadlej". Os resultados da metodolgia proposta em comparação com conjunto de bases Sadlej-pVTZ como referência, em níveis CCSD e DFT mostram acordos quantitativos nas propriedades e uma redução no tempo computacional. Na segunda parte deste trabalho, estas metodologias foram aplicadas para uma série de moléculas grandes de pesticidas organoclorados, ou seja; DDT e cinco análogos estruturas e de cinco pesticidas que contêm o grupo norborneno, utilizando métodos DFT (PBE0 e CAMB3LYP) para o cálculo das propriedades Raman. O conjunto de bases permitiram a redução o número de elétróns de 6 para 4 para carbono, 8 para 6 para oxigênio, 16 para 6 para o enxofre e 17 para 7 para o cloro. Assim, estas reduções de número de elétrons dá 50% de economia em recursos computacionais e tempo para os cálculos das propriedades ópticas das moléculas estudadas Abstract: In this work new methodologies for calculating the absolute Raman intensities originating from gas phase molecules were developed for a set of small tests molecules, using ab initio quantum-mehancial (CCSD) and Density functional (PBE0, LB94 and CAMB3LYP functionals) methods within Placzek¿s Polarizability Theory. The speed-up in computation along with economy in the computational resources were studied using a newly polarized effective core potential basis set pSBKJC and pStuttgart developed by our group through Sadlej¿s electric polarization procedure. The results of the proposed methodology in comparison with Sadlej-pVTZ as reference basis set at CCSD and DFT levels show quite a good quantitative agreements in the properties with a valuable reduction in computational time and resources. In the second part of this work, the methodologies being assessed were applied for a series of large Organochlorinated pesticides ou seja, DDT and five structurally related pesticides and of five pesticides containing the Norbornene group, using DFT methods (PBE0 and CAMB3LYP functionals). The basis set allowed the reduction of the number of electrons from 6 to 4 for carbon, 8 to 6 for oxygen, 16 to 6 for sulfur and 17 to 7 for chlorine atoms. Thus, these reductions in electrons give more than 50% of savings in computer resources and time for the calculations of optical properties of reference molecules of environmental interests Doutorado Físico-Química Doutor em Ciências

Agradecimentos: This research has been partially funded by the Spanish Ministry of Science through grants MAT2009-10642 (Project NOMOCELL) and SAB1999-0195, a sabbatical stay of one of us (FC) at ICMAB which supported the start of this collaboration Abstract: We report Raman scattering measurements on azimuthally ordered thin films of F16CuPc, prepared by organic molecular beam deposition on A-plane sapphire substrates. The observed peak frequencies have been compared both to the results of a model calculation for the vibrational modes of the free molecule and to those reported by other authors in related materials. This analysis provides a plausible identification of the modes responsible for the strongest spectral features. Detailed evaluation of the spectra reveals that some observed modes, which correspond to vibrations of the macrocycle inner ring, largely retain the intramolecular character and their polarisation properties can be used to study the orientation and stacking configuration of the molecules. We provide structural parameters deduced either in molecular or crystal symmetry considering the simpler possibilities, i.e. a single column molecular stacking and a herringbone-like structure. The results suggest that the thicker and most ordered film is structurally close to the recently reported crystal organisation of bulk ribbon samples of this compound. The crystalline quality of the ordered films is mainly reflected in some other Raman peaks which are related to the motion of peripheral atoms and dominate the high wavenumber part of the spectra. These modes are affected by intermolecular interactions inducing Davydov splittings that are unequivocally identified by the observed Raman selection rules. The performed analysis also provides quantitative estimates of the degree of in-plane ordering Fechado

Mestrado em Engenharia Electrónica e Telecomunicações O tremendo crescimento da Internet e o consumo de novos conteúdos tem levado os operadores de telecomunicações a apostar fortemente nas redes óticas passivas de acesso. Esta aposta tem como objetivo atingir um maior número e diversidade de utilizadores, bem como aumentar a capacidade e alcance das redes existentes, e diminuir o seu custo. A intensificação dos trabalhos nesta área conduziu a um aumento das atividades de investigação nesta área, que levaram à criação de várias normas. Ao longo desta dissertação os requisitos definidos nas normas G-PON, E-PON e XG-PON foram analisados, bem como foram apresentadas algumas das futuras alternativas. Foram também estudados e discutidos os requisitos de convivência entre as tecnologias atuais e as que futuramente se espera que sejam implementadas, bem como apresentados possíveis cenários de migração e coexistência. De seguida, considerou-se um cenário de convivência entre todas as tecnologias atualmente normalizadas e analisou-se a viabilidade da utilização do espectro disponível na banda C para a utilização da tecnologia TWDM-PON. Dessa forma, efetuou-se um estudo laboratorial da interferência devida à dinâmica do efeito de difusão estimulada de Raman sobre o vídeo em ambientes de convivência com sinais NRZ e efetuaram-se simulações por forma a analisar a viabilidade da utilização dessa gama de comprimentos de onda. Foram também realizados testes laboratoriais por forma a caracterizar os sistemas EPON e G-PON disponíveis no laboratório, bem como analisar a tecnologia XG-PON, efetuando-se uma correspondência com as suas normas. Por fim, foi testada experimentalmente a convivência entre G-PON, XG-PON e vídeo. Por último, foi realizado um teste da estabilidade do comprimento de onda de emissão de um laser sintonizável controlado por temperatura por forma a verificar a viabilidade da utilização deste controlo para tornar as ONUs sintonizáveis. The tremendous growth of the Internet and new content consumption has led telecom operators to invest strongly in passive optical networks. This investment aims to achieve a greater number and diversity of potential users, as well as increase the capacity and reach of existing networks, and lower its cost. The intensification of the work in this area has led to the creation of many standards and has also intensified research in this area. Along this dissertation the requirements defined in the standards Gigabit-capable Passive Optical Network (G-PON), Ethernet PON (EPON) and 10-Gigabit-capable PON (XG-PON) were analyzed, as well as were shown some of the future alternatives. Were also studied and discussed the requirements of coexistence between current technologies and the technologies that are expected to be implemented. Are also presented possible scenarios of migration and coexistence. Next, it was considered a scenario of coexistence among all technologies currently standardized and was analyzed the feasibility of using the available spectrum in the C band for the use of the technology TWDM-PON. Thereby, it was performed a laboratory study of the impact caused by the dynamic component of Stimulated Raman Scattering on the video signal in coexistence with NRZ signals. Simulations were also performed in order to examine the feasibility of using this available range of wavelengths. Laboratory tests were also performed in order to characterize the systems EPON and G-PON available in the lab, as well as it was analyzed the XG-PON technology, making up a correspondence with its standards. It was also tested experimentally the coexistence of G-PON, XG-PON and video. Finally, it was performed a test of the stability of the emission wavelength of a tunable laser controlled by temperature in order to verify the feasibility of using this control to make the ONUs tunable.

Mestrado em Engenharia Física O presente trabalho consiste num estudo preliminar sobre a possibilidade de desenvolvimento de um amplificador ótico híbrido, composto por um amplificador de fibra dopada com érbio e um amplificador de Raman em fibra, bombeado por uma única fonte, o que poderá potenciar eventuais reduções de custos, quando comparado com amplificadores híbridos equivalentes de duas bombas. Os amplificadores de fibra dopada com érbio e de Reman são caracterizados individualmente. Para o amplificador híbrido, são consideradas duas configurações distintas, com o amplificador de Raman a anteceder o estágio de amplificação na fibra dopada, e vice-versa, ambas com bombeamento copropagante a 1480 nm. A primeira configuração revela valores de ganho mais elevados, enquanto a segunda apresenta vantagens do ponto de vista de equalização do ganho e figura de ruído. A eventual aplicação destes amplificadores em sistemas de comunicações óticas é discutida. This work is a preliminary study about the possibility of developing an optical Hybrid amplifier, composed of an erbium-doped fibre amplifier and a Raman fibre amplifier, pumped by a unique source, which may potentially reduce costs when compared to equivalent hybrid two-pumped amplifiers. Erbium doped fibre amplifiers and Raman amplifiers are individually described. For the hybrid amplifier, two different configurations are considered, one with the Raman amplifier preceding the amplification stage of the doped fibre and the other vice versa, both with a co propagating pumping of 1480 nm. The first configuration reveals higher gain values, whereas the second one presents some advantages from the points of view of gain equalization and noise figure. The possible use of these amplifiers in optical communications systems is discussed.

Doutoramento em Fisica In this thesis we perform a detailed analysis of the state of polarization (SOP) of light scattering process using a concatenation of ber-coil based polarization controllers (PCs). We propose a polarization-mode dispersion (PMD) emulator, built through the concatenation of bercoil based PCs and polarization-maintaining bers (PMFs), capable of generate accurate rst- and second-order PMD statistics. We analyze the co-propagation of two optical waves inside a highbirefringence ber. The evolution along the ber of the relative SOP between the two signals is modeled by the de nition of the degree of co-polarization parameter. We validate the model for the degree of co-polarization experimentally, exploring the polarization dependence of the four-wave mixing e ect into a ber with high birefringence. We also study the interaction between signal and noise mediated by Kerr e ect in optical bers. A model accurately describing ampli ed spontaneous emission noise in systems with distributed Raman gain is derived. We show that the noise statistics depends on the propagation distance and on the signal power, and that for distances longer than 120 km and signal powers higher than 6 mW it deviates signi catively from the Gaussian distribution. We explore the all-optical polarization control process based on the stimulated Raman scattering e ect. Mapping parameters like the degree of polarization (DOP), we show that the preferred ampli cation of one particular polarization component of the signal allows a polarization pulling over a wavelength range of 60 nm. The e ciency of the process is higher close to the maximum Raman gain wavelength, where the DOP is roughly constant for a wavelength range of 15 nm. Finally, we study the polarization control in quantum key distribution (QKD) systems with polarization encoding. A model for the quantum bit error rate estimation in QKD systems with time-division multiplexing and wavelength-division multiplexing based polarization control schemes is derived. Nesta tese realizamos uma análise detalhada do processo de espalhamento do estado de polarização (SOP) da luz, obtido através da concatenação de vários controladores de polarização (PCs) baseados no enrolamento de fibra ótica. E proposto um emulador de dispersão dos modos de polarização (PMD), construído através da concatenação de PCs e fibras que mantêm a polarização, capaz de gerar corretamente a estatística da PMD de primeira e segunda ordens. Analisamos ainda a copropagação de dois feixes de luz em fibras de elevada birrefringencia. A evolução ao longo da fibra do SOP relativo entre os dois feixes de luz é modelada através da definição do parâmetro grau de copolarização. O modelo e validado experimentalmente, explorando a dependência na polarização do efeito de mistura de quatro ondas em fibras de elevada birrefringência. Estudamos também a interação sinal ruído mediada pelo efeito de Kerr em fibras óticas. É derivado um modelo que descreve o ruído gerado pela emissão espontânea amplificada em sistemas com ganho de Raman distribuído. Mostramos que a estatística do ruído varia com a distância de propagação e com a potencia do sinal, e que para distâncias superiores a 120 km e potências do sinal maiores que 6 mW esta deixa de ser descrita por uma distribuição Gaussiana. Analisamos o processo de controlo totalmente ótico da polarização baseado no efeito de espalhamento de Raman estimulado. Através do mapeamento do grau de polarização (DOP), mostramos que a amplificação preferencial de uma componente do sinal permite uma atração do SOP num intervalo de comprimentos de onda igual a 60 nm. A eficiência do processo é mais elevada em torno do comprimento de onda de ganho de Raman máximo, onde existe um intervalo de 15 nm para o qual o DOP tem valores praticamente constantes. Finalmente, fazemos um estudo do controlo do SOP em sistemas de distribuição de chaves quânticas (QKD) com codificação na polarização. E derivado um modelo que permite estimar a taxa de erro quântica em sistemas de QKD com esquemas de controlo do SOP baseados na multiplexagem no comprimento de onda e na multiplexagem no domínio temporal.

Doutoramento em Física Submitted by Manuel Jesus (albertojesus@ua.pt) on 2012-03-27T14:35:22Z No. of bitstreams: 1 4977.pdf: 2542476 bytes, checksum: c487182118a0b06e1cddc1fdd84e8fb4 (MD5) Made available in DSpace on 2012-03-27T14:35:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4977.pdf: 2542476 bytes, checksum: c487182118a0b06e1cddc1fdd84e8fb4 (MD5) Previous issue date: 2010

Doutoramento em Física O presente trabalho centra-se no estudo dos amplificadores de Raman em fibra ótica e suas aplicações em sistemas modernos de comunicações óticas. Abordaram-se tópicos específicos como a simulação espacial do amplificador de Raman, a equalização e alargamento do ganho, o uso de abordagens híbridas de amplificação através da associação de amplificadores de Raman em fibra ótica com amplificadores de fibra dopada com Érbio (EDFA) e os efeitos transitórios no ganho dos amplificadores. As actividades realizadas basearam-se em modelos teóricos, sendo os resultados validados experimentalmente. De entre as contribuições mais importantes desta tese, destaca-se (i) o desenvolvimento de um simulador eficiente para amplificadores de Raman que suporta arquitecturas de bombeamento contraprogantes e bidirecionais num contexto com multiplexagem no comprimento de onda (WDM); (ii) a implementação de um algoritmo de alocação de sinais de bombeamento usando a combinação do algoritmo genético com o método de Nelder- Mead; (iii) a apreciação de soluções de amplificação híbridas por associação dos amplificadores de Raman com EDFA em cenários de redes óticas passivas, nomeadamente WDM/TDM-PON com extensão a região espectral C+L; e (iv) a avaliação e caracterização de fenómenos transitórios em amplificadores para tráfego em rajadas/pacotes óticos e consequente desenvolvimento de soluções de mitigação baseadas em técnicas de clamping ótico. The present work is based on Raman Fiber Amplifiers and their applications in modern fiber communication systems. Specific topics were approached, namely the spatial simulation of Raman fiber amplifiers, the gain enlargement and equalization the use of hybrid amplification approaches by association of Raman amplifiers with Erbium doped fiber amplifiers (EDFA) and the transient effect on optical amplifiers gain. The work is based on theoretical models, being the obtained results validated experimentally. Among the main contributions, we remark: (i) the development of an efficient simulator for Raman fiber amplifiers that supports backward and bidirectional pumping architectures in a wavelength division multiplexing (WDM) context; (ii) the implementation of an algorithm to obtain enlargement and equalization of gain by allocation of pumps based on the association of the genetic algorithm with the Nelder-Mead method; (iii) the assessment of hybrid amplification solutions using Raman amplifiers and EDFA in the context of passive optical networks, namely WDM/TDM-PON with extension the C+L spectral bands; (iv) the assessment and characterization of transient effects on optical amplifiers with bursty/packeted traffic and the development of mitigation solutions based on optical clamping.

Doutoramento em Engenharia Electrónica O presente trabalho tem como objectivo analisar a amplificação de Raman no contexto dos sistemas de comunicação ópticos. Para tal, inicialmente é feita uma análise das diferentes formas do espalhamento da luz em fibras ópticas, nomeadamente espalhamento de Rayleigh, espalhamento de Brillouin e espalhamento de Raman. No âmbito deste trabalho são feitas medições destes três tipos de espalhamento. A modelação do coeficiente de atenuação para diferentes fibras ópticas é realizada. O espalhamento de Brillouin e o espalhamento de Raman são observados em fibras ópticas. Posteriormente é apresentado um modelo para o amplificador de Raman a funcionar no modo estacionário. Este modelo é descrito através de um sistema de equações diferenciais acopladas cuja resolução numérica é efectuada pelo método da análise em potências médias. Os valores para o coeficiente do ganho de Raman são obtidos experimentalmente e é encontrada uma função analítica para os descrever. Este modelo é validado experimentalmente para três configurações do amplificador de Raman: co - propagante, contra - propagante e bidireccional, e para sistemas com um ou múltiplos lasers de bombeamento. Um modelo para descrever o ruído gerado pela emissão espontânea amplificada é apresentado. Este modelo descreve o ruído não-branco. O dimensionamento de um amplificador de Raman para sistemas CWDM para três canais é efectuado usando o modelo previamente desenvolvido. No desenvolvimento deste protótipo as potências e os comprimentos de onda dos lasers de bombeamento foram optimizados para a obtenção da curva do ganho necessária para o sistema proposto. O ganho obtido apresenta uma diferença máxima igual a 1 dB relativamente ao valor especificado para a janela espectral utilizada (60 nm). Experiências foram realizadas para validar o protótipo desenvolvido. O efeito transitório no amplificador de Raman é observado devido à adição e remoção de canais no sistema de transmissão. Um modelo para representar o comportamento do efeito transitório, utilizando o modelo para o regime estacionário com a inclusão da dependência temporal no sistema de equações de propagação, é apresentado. Este modelo é validado experimentalmente. The aim of this work is to analyze the Raman amplification in the context of optical communication systems. For this purpose, it is initially performed an analysis of the different types of the light scattering in optical fiber namely Rayleigh, Brillouin and Raman scattering. In this work, measurements of these three scattering processes are made. The modeling of the attenuation coefficient for different optical fibers is realized. The Brillouin scattering and the Raman scattering are observed in optical fibers. Subsequently, it is presented a model for the Raman amplifier operating at steady-state mode. This model is described using a system of coupled differential equations, and it is numerically solved by the average power analysis method. The values for the Raman gain coefficient are obtained experimentally and it is found an analytic function to describe them. This model is validated experimentally for three configurations of the Raman amplifier: forward, backward and bidirectional, and for systems using one or multiple pumps. A model to describe the noise generated by amplified spontaneous emission is presented. This model describes the non-white noise. The dimensioning of a Raman amplifier for CWDM systems for three channels is realized using the previously validated model. For the development of the prototype, the powers and the wavelengths of the pump lasers were optimized to obtain the required gain curve for the system. The obtained gain presents a maximum difference of 1 dB relatively to the specified value for the used spectral window (60 nm). Experiments were realized to validate the developed prototype. The transient effect using the Raman amplifier is observed due to the add and drop of channels in the transmission system. A model to describe the behavior of the transient effect, obtained by including a time dependent term in the system of propagation equations used for the steady-state regime, is presented. This model is validated experimentally.

Orientadores: Daniela Zanchet, José Antonio Brum Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Nanopartículas de metais nobres têm atraído uma renovada atenção nos últimos anos devido às novas aplicações científicas e tecnológicas explorando suas propriedades ópticas únicas. No regime nanométrico, é bem conhecido que a resposta óptica de metais, associada aos plásmons de superfície, depende fortemente do tamanho e também da forma. De fato, grande parte das aplicações ópticas de nanopartículas de ouro e prata baseia-se na exploração dos efeitos de forma. Porém, apesar dos esforços realizados, os processos que levam à formação de morfologias anisotrópicas ainda não são bem compreendidos e a formulação de um mecanismo geral ainda é um desafio. Nesse trabalho, foram abordados os mecanismos de formação e crescimento de nanoprismas triangulares de prata produzidos por métodos de síntese coloidal. Uma combinação de diferentes técnicas experimentais foi utilizada para estudar diversos aspectos da síntese fotoquímica, dentre eles, a evolução morfológica, a cinética da reação e a estrutura cristalina das nanopartículas. As sólidas evidências experimentais obtidas associadas a outras observações da literatura foram utilizadas na formulação de um modelo fenomenológico para explicar a formação e crescimento dos nanoprismas de prata em métodos fotoquímicos. Esse modelo baseia-se na influência dos defeitos cristalográficos, que induzem a formação dos nanoprismas nos momentos iniciais da síntese, e na excitação de plásmons de superfície, que ocorre em estágios avançados, sendo responsável pela definição do tamanho final dos nanoprismas. Adicionalmente, cálculos teóricos indicaram que aspectos energéticos podem ter um papel ativo nesse sistema, favorecendo o crescimento dos nanoprismas em relação às nanopartículas esféricas durante os estágios iniciais da síntese. Finalmente, os nanoprismas triangulares de prata produzidos foram aplicados ao estudo de efeitos de intensificação do espalhamento Raman de moléculas. Medidas espectroscópicas de moléculas depositadas na superfície de nanoprismas com diferentes tamanhos foram realizadas e a comparação quantitativa dos resultados indicou a presença de um tamanho ótimo, que é determinado por processos de perda de energia dos plásmons de superfície Abstract: Noble metal nanoparticles have attracted a recent renewed interest due to the new scientific and technological applications exploiting their unique optical properties. At nanometric scale, it is well known that the optical response of metals, related to the excitation of surface plasmons, strongly depends not only on the size of the particles but also on their shape. Several methodologies to produce silver and gold nanoparticles with different shapes are available in the literature. However, notwithstanding the efforts that have been made, the process that lead to the formation of anisotropic morphologies has not been fully understood yet and a general mechanism is still a challenge. In this work, we address the formation and growth mechanisms of silver triangular nanoprisms produced by photochemical methods. A set of characterization tools was used to study different aspects of the photochemical synthesis, namely, the morphological evolution, the reaction kinetics and the crystalline structure of the nanoprisms. The solid experimental evidences obtained here were used to build a phenomenological model that explains the formation and growth of silver triangular nanoplates in photochemical methods. This model was based on the influence of crystallographic defects, which induce the formation of the nanoprismas in the initial stages of the synthesis, and on the excitation of surface plasmons, which occurs in advanced stages and it is responsible for the definition of the final size of the nanoprismas. Additionally, theoretical calculations indicate that energetics might play an important role in this system, favoring the growth of nanoprismas relative to spheres. Finally, the silver triangular nanoprisms were used to study enhancement effects in the Raman scattering of molecules. We performed spectroscopic measurements for nanoplates with different sizes and the quantitative comparison of the curves indicated the existence of an optimum size that is dictated by surface plasmon energy losses Doutorado Física da Matéria Condensada Doutor em Ciências

Agradecimentos: This work was supported by the Brazilian agencies FAPESP and CNPq and the U.S. DOE Abstract: We present a systematic study at ambient pressure of the phononic and electronic Raman-active excitations in the ab plane of the (Ce,La)MIn5 (M=Co,Rh) heavy-fermion family. We found that the characteristic Raman spectra of this family of compounds display two phonon modes at similar to 38 and similar to 165 cm(-1) and a broad electronic background centered at similar to 40 cm(-1). For CeCoIn5, the temperature dependence of these excitations shows anomalous behavior near T-*=45 K that may indicate a nontrivial renormalization of the electronic structure driven by strong correlations between hybridized 4f electrons FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ Fechado

Orientador: Fernando Cerdeira Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Nós desenvolvemos um modelo para o espectro Raman de semicondutores microcristalinos. Neste modelo o confinamento dos fonons tem dois efeitos: a) produz uma relaxação da lei de conservação do momento cristalino; b) limita as vibrações óticas permitidas àquelas que satisfaçam a condição de onda estacionária. Estas modificações em relação a um cristal macroscópico resultam em um espectro Raman composto de vários picos que é claramente distinto daquele de um cristal macroscópico mesmo no caso em que o tamanho dos microcristais não é constante em toda a amostra. Nossos resultados são utilizados para caracterizar amostras de CdSe microcristalino obtido por deposição química Abstract: We developed a model for the Raman spectrum of small semiconductors crystallites. In this model phonon confinement has two effects: a) it produces a relaxation of the k conservation rule. b) it limits the amount of allowed optical vibrations to those which obey the stationary wave condition. These modifications with respect to macroscopic crystal result in a Raman spectrum containing several peaks which is clearly distinguished from that of bulk materials even in the case where the crystallite size is not constant throughout the sample. Our results are used to characterize microcrystalline samples of CdSe obtained by chemical deposition Mestrado Física Mestre em Física

Orientador : Chhiu-Tsu Lin Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica Mestrado

Orientador: Jorge Humberto Nicola Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Foi realizado um estudo através de Espalhamento Raman Eletrônico dos níveis eletrônicos da configuração fundamental do Sm2+ ( 7FJ J = 0,1,....6 ) desdobrados pelo campo cristalino do fluoreto de cálcio. Foi feita uma análise do tensor "espalhamento Ramn Eletrônico" determinando-se a forma e simetria dos tensores irredutíveis para o espalhamento Raman Eletrônico relevantes para o nosso caso, assim como as regras de seleção. Foi feit uma série de medidas do espectro RE e da banda fluorescente do Sm2+ : CaF2, usando-se como excitação as linhas 5145 Å, 4965 Å, 4880 Å, 4765 Å e UV ( 3638 Å ) de um laser de argônio, entre a temperatura de 5 K a 300 K. Foram observadas seis transições RE, que com auxilio da análise da estrutura da banda fluorescente, foram identificados como sendo transições entre os estados: 7F0 ( A1g ) ® 7F1 ( T1g ); 7F1 ( T1g ) ® 7F2 ( Eg ), 7F2 ( T2g ) ; 7F2 ( Eg ) ® 7F3 ( T2g ), 7F3 ( T1g ) e 7F2 ( T2g ) ® 7F3 ( T1g ) ficando ao mesmo tempo determinada as energias do níveis 7F1 ; 7F2 e 7F3 em relação ao estado fundamental 7F0. Foram feitas mediads com análise de polarização destas transições RE, sendo determinada a simetria dos picos RE como T1g, ficando então confirmado que o tensor irredutível para o RE responsável pelas transições é o a1estático. Foram feitas medidas do espectro RE Ressonante, observando-se um aumento na intensidade relativa entre as TRE observadas e as TR do fónon. Entretanto, devido a restrições experimentais, não se detectou um número de contagens suficientes que permitisse fazer-se o estudo da propriedade de antissimetria do tensor irredutível RE a1estático como é previsto pela teoria. Foi observada uma anomalia nas intensidades relativas entre as TRE em 266 cm-1, 254 cm-1 e 249 cm-1 quando a linha de excitação é a 4965 Å e o cristal está orientado. O fato de que este efeito não é observado quando o cristal não está orientado talvez seja uma indicação de que este efeito seja devido a propriedade de antissimetria do tensor irredutível a1estático. As transições RE devido ao tensor a2estático não foram observadas, possivelmente porque, como é previsto pela teoria, a intensidade do espalhamento RE devido ao tensor irredutível a2estático é muito menor comparada com a intensidade do espalhamento RE devido ao tensor irredutível a1estático Abstract: The groud state, 7F0, and crystal field components of the 7F1, 7F2 and 7F3 manifolds of the ion Sm2+ in CaF2, have been studied by Eletronic Raman Spectroscopy. A theory of the scattering tensor for Eletronic Raman transitions ( ERT ) without the severe approximations usually emploeyd hes been developed. Both the symmetric and antissymmetric part of the irreducible spherical representation of the scattering tensor were determinad,as well as the selection rules for the Eletronic Raman effect for Sm2+ in CaF2. Six ERT were observed.With the aid of the fluorescence band spectrum these features were identified as the transitions: 7F0 ( A1g ) ® 7F1 ( T1g ) ; 7F1 ( T1g ) ® 7F2 ( Eg ), 7F2 ( T2g ) ; 7F2 ( Eg ) ® 7F3 ( T2g ), 7F3 ( T1g ) and 7F2 ( T2g ) ® 7F3 ( T1g ). The energy of these states relative to the ground state 7F0 were determinated. The symmetry of the ERT was determinated experimentally by polarized Eletronic Raman Spectroscopy as T1g. This fact confirm that the irreducible scattering tensor a1static is the responsable for all the ERT observed. The Ressonant Eletronic Raman Effect has also benn investigated. An anhancement in the intensity of the ERT as comparated with the Raman transition by phonon was observated. For oriented sample as anomaly in the relative intensities of the features at 249 cm-1, 254 cm-1 and 266 cm-1 was observed when excited by the 4965 Å Laser line. This suggests that this effect is related to the propertie of antisymmetry of irreducible scatering tensor a1static. The ERT by irreducible scattering tensor a2static was not observed. This can be expected since in our case the symmetric part of the irreducible scattering tensor can be negleted as compared with the antisymmetric part Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientador: Roberto Luzzi Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Neste trabalho o espalhamento Raman por fonons óticos longitudinais em presença de campo magnético é considerado. Estudamos um material semicondutor tipo ( n ), para campos magnéticos tais que a frequência do fonon ótico longitudinal ( w0 ) esteja na vizinhança de um múltiplo inteiro da frequência ciclotrônica dos elétrons. Para isso desenvolvemos um tratamento teórico onde, através de um formalismo de matriz S, chegamos a uma generalização do método de van Hove para o caso de estados quase-estacionários. Isso nos permite relácionar a secção de espalhamento com a função de Green a tempo duplo e portanto usar o esquema discutido no já clássico artigo de Zubarev. Assim, é feito um cálculo da eficiência Raman, com inclusão de vida média para fonons e elétrons devida em parte, à forte interação elétron-fonon nessas condições. Completamos o trabalho com um estudo detalhado da forma de linha e intensidade Raman como função do campo magnético nessa região. Efeitos interessantes são discutidos e uma aplicação ao caso específico do GaAs é feita. Não são incluídos efeitos de temperatura Abstract: Not informed Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientador: Gilberto de Matos Gualberto Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Não informado Abstract: Not informed. Mestrado Física Mestre em Física

Orientador : Oswaldo Luiz Alves Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica Mestrado

Orientador: Ram Sharan Katiyar Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Usando técnicas de espalhamento Raman, estudamos os modos normais de vibração e a dinâmica do movimento iônico, no condutor superiônico b-Eucryptite, como função da temperatura, da temperatura ambiente a ~ 750ºC. Nossos resultados confirmaram que a alta condutividade iônica apresentada por ele (~ 10-2 W-1 cm-1, em 600ºC), pode ser explicado em termos do movimento altamente correlacionado de ions Li+, produzidos pelos canais estruturais e pela distribuição desordenada desses ions em temperaturas elevadas. Essa alta condutividade iônica é obtida por meio de uma transição de fase gradual de ordem desordem que se processa no intervalo de temperaturas de 500 a 600ºC. Como a estrutura do b-Eucryptite apresenta similaridades com a do quartzo, as freqüências dos fonons nos dois cristais são quase as mesmas. No entanto, desde que a zona de Brillouin do b-Eucryptite é metade da do quartzo, fonons característicos de pontos críticos no quartzo são ativos em Raman, no b-Eucryptite. Além disso, observamos o aparecimento de fatores extras nos espectros Raman do b-Eucryptite associados aos movimentos vibracionais e difusivos dos ions Li+ Abstract: By using Raman scattering techniques, we have studied the normal modes of vibration and the dynamics of the ionic motion in the superionic conductor b-Eucryptite, as a function of temperature, from room temperature to ~ 750ºC. Our results have proved that the high ionic conductivity it displays (~ 10-2 W-1cm-1, at 600ºC), can be explained in terms of the highly correlatet Li+ motions, brought about by the structure channels and by the disordered distribution of these ions in high temperatures. This high ionic conductivity is achieved via a gradual order-disorder phase transition which takes place at the 500-600ºC range of temperatures. As the structure of the b-Eucryptite shows simililarities to quartz, the phonon frequencies in both crystals are nearly the same. However, since the b-Eucryptite Brillouin zone is halved compared with that of quartz, phonons characteristic of critical points in quartz are Raman active in b-Eucryptite, Furthermore we have noted the appearance of extra features in Raman spectra of b-Eucryptite, attributed to vibrational and diffusive motions of Li+ ions Mestrado Física Mestre em Física

Orientadores: Rogério Cézar de Cerqueira Leite, Antonio Rubens Britto de Castro Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Neste trabalho mediu-se o espalhamento de luz por plasmas e por fonons ópticos foto-excitádos em várias amostras de GaiAs usando radiação infra-vermelha do laser de Nd:YAG. O mesmo feixe era utilizado para excitar o plasma e para medir o espalhamento Raman. Foram obsevadas distribuições não equitibradas de elétrons e buracos mas não se pode verificar nenhuma variação na relação das componentes Stokes e anti-Stokes atribuível a distribuições não equilibradas de fónons ópticos longitudinais, em condições de alta intensidade de excitação. Calculou-se a secção de choque de espalhamento no plasma duplo de elétrons e buracos não equilibrados usando o conceito de quase-partículas de Landau. A não homogeneidade do feixe do laser no interior do cristal foi levada em conta. Este cálculo permitiu estimar a densidade de portadores foto-excitados nas amostras de alta resistividade, analisando-se os desvios do perfil Gaussiano do espectro Raman ,dos portadores quentes. Estes desvios são explicados pelo efeito de muitos corpos. Sob excitação máxima, foi estabelecido um limite inferior igual a 1x1016 cm-3 para a densidade de portadores foto-excitados. Este valor resultou do ajuste da secção de espalhamento teórica aos dados experimentais. Levando-se em conta o deslocamento em energia da linha correspondente ao fonon LO, estabeleceu-se um limite superior 2x1016 cm-3. Até a maxíma potência disponível, não se observou sinal de saturação na densidade de portadores foto-excitados. Conclui-se então que um limite inferior para manifestação de efeitos de saturaçao e 1x1016 elétrons por cm3. Um alargamento na linha dos fonons LO foi observado sob condições de altas potências de pico de laser. Isto foi explicado como resultado da redução de tempo de vida na presença de excesso de populações dos fonons LO Abstract: Not informed Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientador: Helion Vargas Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Não informado Abstract: Not informed Mestrado Física Mestre em Física

Mestrado em Engenharia Electrónica e Telecomunicações A evolução das redes óticas passivas é uma tendência natural para lidar com o aumento da largura de banda nas redes de acesso. Atualmente, o requisito básico para a próxima geração destas redes (NG-PON2) passa por ter uma infraestrutura única capaz de facultar um ambiente de coexistência com as tecnologias antecessoras. Neste contexto, são necessárias novas alocações no especto da fibra para ir em frente em termos de inovação. Os efeitos não lineares, em particular o espalhamento de Raman estimulado (SRS), pode ter uma influência considerável na definição dos comprimentos de onda a serem usados nesta evolução, de modo a preservar intactos os sistemas legados, em especial o sistema de distribuição de vídeo que é particularmente suscetível a esse fenómeno. Neste âmbito, o presente documento, apresenta um estudo sobre o impacto causado pelo SRS sobre o vídeo em ambientes de convivência com sinais modulados. Primeiramente faz-se uma análise em simulação do impacto causado pela componente estática do fenómeno. Posteriormente, é introduzido o estudo em laboratório do impacto causado pela componente dinâmica (X-talk) desse mesmo fenómeno. Várias dependências são avaliadas, como a frequência de modulação dos canais de vídeo, separação entre canais óticos, potência dos sinais modulados, número de canais modulados e formato de modulação. The evolution of passive optical networks is a natural tendency to handle increased bandwidth in access networks. Currently, the basic requirement for the next generation of these networks (NG-PON2) is to have a single infrastructure capable of providing an environment of coexistence with the technologies predecessors. In this context, new wavelength allocations of the spectrum has to be done . The nonlinear effects, Stimulated Raman Scattering (SRS) in particular, can have a considerable influence on the definition of which wavelengths to use in this development, so as to preserve intact the legacy systems, particularly video distribution systems which is particularly susceptible to these phenomena. In this context, this paper presents a study on the impact caused by SRS on the video signal in environments where modulated signals coexist. Firstly, an analysis is made by simulating the impact caused by the static component of this phenomenon. It is then introduced the laboratory study of the impact caused by the dynamic component (X-talk) of the same phenomenon. Several dependencies are evaluated, such as the modulation frequency of the video channels, separation channels, optical power of modulated signals, number of modulated channels and their modulation format.

Doutoramento em Fisica Submitted by Maria da Graça Mónica do Casal Breda (gbreda@ua.pt) on 2012-03-16T11:18:03Z No. of bitstreams: 1 246421.pdf: 8588101 bytes, checksum: 56c1c2c8581b7a66638b185fea0bc02b (MD5) Made available in DSpace on 2012-03-16T11:18:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 246421.pdf: 8588101 bytes, checksum: 56c1c2c8581b7a66638b185fea0bc02b (MD5) Previous issue date: 2011

Mestrado em Engenharia Física Este trabalho teve como objectivo estudar o efeito transiente em amplificadores de fibra óptica baseados no efeito de Raman. Foi implementado um simulador baseado nas equações de propagação para o regime dinâmico nos amplificadores de Raman. Simulador esse que foi validado experimentalmente para um esquema de bombeamento contrapropagante, obtendo-se uma boa concordância entre os resultados simulados e os experimentais. Foram efectuados diversos estudos com o objectivo de perceber quais os parâmetros do amplificador com mais impacto na intensidade e dinâmica do efeito transiente. Com base nesses estudos uma nova configuração para um amplificador de Raman foi obtida e uma solução para controlar/mitigar o efeito transiente foi proposta. ABSTRACT: The scope of this work was the study of transient effect in optical amplifiers based on the Raman effect. A simulator was implemented based on the time dynamic propagation equations for the Raman amplifier. Based on this simulator, the transient effect for a counter-pumped Raman amplifier was studied and experimentally tested, obtaining a good agreement between the two approaches. Several studies were made with the purpose of identifying the parameters with high impact on the intensity and dynamics of the transient effect. From that study a new configuration for a Raman amplifier was obtained and a technique capable of mitigating the transient effect in the surviving channels was proposed.