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We present the results of the regression contest organized for the LIBS 2022 conference. While the motivation and design of the contest are briefly presented, the work focuses on the methodologies of the three best-performing teams. The employed spectral preprocessing strategies, choice of regression models and its optimization are detailed for each team separately. The aim of the contest reflects the long-term challenges faced by quantitative laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) analysis. Thus, the contest was designed with the purpose of providing a transparent platform for comparing and evaluating the large range of data processing tools available in the LIBS literature. Namely, the contest consisted of the quantification of two major (Cr, Ni) and two minor (Mn, Mo) elements in 15 steel targets. For constructing an appropriate regression model, spectra of 42 targets were provided. The spectra were collected using a commercially available laboratory-based LIBS system and made publicly available. The contest lasted 53 days during which the teams did not receive feedback. In total, 21 teams participated out of which the three best-performing methodologies are presented here. A single linear partial least squares model and two artificial neural network regression models are presented. The corresponding feature selection strategies included emission line selection, spectral range selection, and automatized wavelength selection. Various spectral normalization strategies and data augmentation strategies are also presented. JV acknowledges the financial support provided through the grant TACR TREND 6 - FW06010042 (Research and development of an advanced interaction vacuum system for laser spectroscopy). PP and EK acknowledge the financial support provided through the grant NCK II - TN02000020 (CAEPO: Center for advanced electronics and photon optics).

En este proyecto se expondrá el diseño, implementación y desarrollo de un espectroscopio óptico con guía de ondas, conocido como OWLS,”Optical Waveguide Lightmode Spectroscopy” y su posterior evaluación, realizando medidas para los diferentes índices de refracción de diversos fluidos como agua destilada e isopropanol. Para ello, se utilizará una placa Arduino Uno con un microcontrolador ATMega 328P, el cual se programará para el control y la lectura analógica del sensor TSL1402R del fabricante TAOS, de 256 píxeles, junto con una red de difracción que será iluminada con un láser de He-Ne de λ=632.8nm y de una lente cilíndrica para focalizar la luz del láser en dicha red. También se controlará mediante MATLAB el motor DC UE16CC, de 0.001º de resolución para el control del ángulo de rotación de la plataforma donde irán insertados el sensor y la red de difracción, observando que sólo para un determinado ángulo de acoplo tendrá lugar la difracción de la luz del láser en la red y que ésta será recogida como una descarga en los fotodiodos que estén iluminados del sensor dando lugar así al llamado canal de detección. Además, la placa Arduino Uno irá insertada en una PCB que será diseñada, testeada y montada por el autor de este proyecto. Finalmente, se diseñarán dos interfaces gráficas en MATLAB, que permitirán al usuario, tanto la monitorización del motor, del sensor y de la bomba peristáltica P625/900.143 del fabricante INSTECH encargada de inyectar las disoluciones, como también la captura y análisis posterior de las medidas recogidas y guardadas en varios ficheros en un PC. Los resultados obtenidos para el agua destilada fueron con un índice de refracción medio de 1.33, para el isopropanol de 1.38 y para el óxido de silicio, correspondiente a la red de difracción y que actúa como referencia, de 1.58, todos estos valores fueron comparados con los indicados en las tablas bibliográficas disponibles en la web, resultando ser extremadamente iguales. Estos resultados indican que todo el sistema funciona correctamente, tanto la parte de control de sus módulos, como la adquisición de los datos y los resultados finales, durante todos los ensayos realizados, algunos de ellos de hasta 20 minutos ininterrumpidos, mostrando fidelidad, reproducibilidad, repetitividad y estabilidad en todos los resultados obtenidos. This project will present the design, implementation and development of an optical waveguide spectroscope, known as OWLS, ”Optical Waveguide Lightmode Spectroscopy” and its subsequent evaluation, making measurements for the different refractive indices of various fluids such as distilled water and isopropanol. To do this, an Arduino Uno board will be chosen with its ATMega 328P microcontroller, which will be programmed for the control and analog reading of the TSL1402R sensor from the TAOS manufacturer, of 256 pixels, together with a diffraction grating that will be illuminated with a He-Ne laser of λ = 632.8nm and a cylindrical lens to focus the laser light in said network. The UE16CC DC motor will also be controlled by MATLAB, with 0.001º resolution to control the angle of rotation of the platform where the sensor and the diffraction grating will be inserted, observing that only for a certain coupling angle, there will be the diffraction of the laser light in the network and this will be collected as a discharge int the illuminated photodiodes of the sensor, called the detection channel. In addition, the Arduino Uno board will be inserted into a PCB that will be designed, tested and assembled by the author of this project. Finally, two graphical interfaces will be designed in MATLAB, which will allow the user to monitor both the motor, the sensor and the P625 / 900.143 peristaltic pump from the manufacturer INSTECH that will inject the solutions, as well as the capture and subsequent analysis of the collected measurements and saved in various files on a PC. The results obtained for distilled water were with a mean refractive index of 1.33, for isopropanol of 1.38 and for silicon oxide, corresponding to the diffraction grating and acting as a reference, of 1.58, all these values were compared with those indicated in the bibliographic tables available on the web, being extremely equal. These results indicate that the entire system works correctly, both the control part of its modules, as well as the acquisition of the data and the final results, during all the tests, some of them lasting up to 20 uninterrupted minutes, showing fidelity, reproducibility, repeatability and stability in all the results obtained.

Orientador: Carlos A. Arguello Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Com a utilização de um filtro de I2, substância esta que possui transições de frequência situada no interior do intervalo de varredura ( 8 GHz ) do sistema, foi possível elaborar um novo método de espectroscopia próprio para pesquisas próximas à linha do laser, ângulos de observação pequenos, como Brillouin, ou Rayleigh wings e espalhamento Rayleigh. Sistema de resolução limitada pela largura de linha do I2 ( 0,85 GHz ) e pelo pequeno intervalo de varredura, mostrou ser, em contrapartida, um eficiente método de investigação, além do que, sua simplicidade traduz-se em baixos custos se comparado aos métodos "tradicionais" que implicam em uso de espectrômetro de alta resolução ou Fabry Perot Abstract: Not informed. Mestrado Física Mestre em Física

Orientador: Maria Jose Santos Pompeu Brasil Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: O objetivo deste trabalho, é a determinação de efeitos de interface nas propriedades ópticas de heteroestruturas semicondutoras. Sendo esta um área que tem tido intenso desenvolvimento nos últimos 20 anos, cabe perguntar que novas contribuições podem ser feitas. Uma particularidade deste campo de trabalho, está em que modelos simples conseguem explicar as tendências gerais observadas na prática, de modo que novos resultados experimentais vêm sempre acompanhados de interpretações qualitativas. Quando se pretende ir além destas generalizações semi-quantitativas observa-se que a dinâmica dos processos de emissão óptica em heteroestruturas semicondutoras dominada por rugosidade de interfaces é sumamente complexa. Deparamo-nos assim com a necessidade de estabelecer um modelo geral que descreva de forma precisa os fenômenos observados. Neste trabalho, estabelecemos as bases para um modelo quantitativo de interpretação de espectros de emissão óptica de heteroestruturas semicondutoras. Mediante a análise detalhada de experiências de magnetoluminescência e fotoluminescência resolvida no tempo sobre um conjunto de amostras com diferentes níveis de rugosidade de interface, determinamos os ingredientes físicos básicos na descrição dos processos dinâmicos excitônicos associados à emissão óptica. O alto grau de especialização da maioria das áreas de pesquisa atualmente, faz com que seja difícil fazer acessível um texto deste tipo a quem não pertence a essa área. Optamos então por dar uma introdução bastante geral, com idéias físicas simples com o objetivo principal de familiarizar o leitor com os termos utilizados, e discutir em detalhe e com rigor os resultados obtidos só nos Capítulos específicos Abstract: In this work we study the effects of interface roughness in the optical properties of semiconductor heterostructures. Although simple models can explain general trends observed in practice, quantitative information about the dynamic of the optical emission processes can only be obtained with more general and complex models. We develop a quantitative model in order to interpret optical emission spectra of semiconductor heterostructures. Comparing results of magnetoluminescence and time resolved photoluminescence on a set of samples with different degree of interface roughness we determine the basic physical ingredients necessary to describe dynamic processes of excitons in optical emission Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientador: Carlos Alberto Ferrari Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Nos últimos anos vem crescendo muito a quantidade de materiais poluentes emitidos para a atmosfera. Cada vez mais procuram-se desenvolver novas técnicas que permitam estudar a cinética dos processos de combustão para se compreender melhor os mecanismos das reações químicas. Os objetivos destas técnicas são identificar elementos com tempo de vida muito curto que participam das reações e determinar suas concentrações. Uma das técnicas utilizadas que permite estudar mentos intermediários é a da Ressonância Magnética com Laser (RML). Seguindo esta linha de pesquisa construímos um Espectrômetro de Ressonância Magnética com Laser cujo os principais componentes, a exceção dos detetores de radiação infravermelha, foram desenvolvidos em nossos laboratórios. Entre eles foram desenvolvidos o Laser CO2, o Laser IVL, o Eletroímã e também um queimador. Detalhes técnicos, dificuldades e soluções encontradas na construção e funcionamento dos equipamentos do espectrômetro, são apresentadas em detalhes. Neste trabalho primeiramente caracterizamos os equipamentos e em um seguida mostramos um total de dezoito Espectros de Ressonância Magnética com Laser obtidos, usando-se como amostra, uma mistura de ar com oxigênio molecular, em fluxo e com baixas pressões Abstract: In recent years the earth atmosphere has worsened by incorporating many polluting substance. Great effort has been put to develop new technique for studying the combustion kinetics in order to understanding the chemical reaction. The purpose is to find the short lifetime elements participating the reaction as well as its concentration. The Laser Magnetic Resonance (LMR) has been used to evaluate its concentration. To accomplish this goal we built a spectrometer fully developed, except by the optical detectors, in our laboratory, namely the C02 and FIR (Far InfraRed) lasers, eletromagnet and the burner. The design, technical details and working conditions are shown. Following the equipment alignment and response characterisation we show 18 LMR spectra we obtained on a low pressure flow of mixed molecular O2 and air Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientadores: Vitor Baranauskas, Maria Alice da Cruz-Hofling Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: O tecido muscular é o principal afetado nos acidentes com veneno botrópico. O estudo do uso da luz, por meio da irradiação laser de baixa intensidade, busca possibilitar um recurso alternativo ao antiveneno. Camundongos Swiss (Mus musculus) machos, adultos jovens (6-8 semanas), massa corporal média de 22-25 ± 3g, receberam injeção intramuscular (m. gastrocnêmio direito) (20-25?l) do veneno liofilizado (diluído em NaCl 0,9%) de serpente do gênero Bothrops jararacussu (Bjssu) na concentração de 0,83mg/kg [grupos "veneno" (V), "veneno + laser" (VL) e "veneno + laser desligado"(VLP)]. Paralelamente, foi administrada injeção de NaCl 0,9% em animais dos grupos "salina" ["salina" (S), "salina + laser" (SL) e "salina + laser desligado" (SLP)]. A primeira irradiação laser (GaAs-904nm; área de tratamento: 1,0cm²; densidade de potência: 20 W/cm²; densidade de energia: 4 J/cm²; 4J/sessão de tratamento; modo contínuo; ponto único em contato direto; 1min 32s) foi realizada 3h pós-lesão/injeção de Bjssu/NaCl 0,9%, respectivamente nos grupos VL e SL. O tratamento foi repetido após 24, 48 e 72h. Desde o momento pré-lesão, os animais passaram por análise da função motora dinâmica por meio do sistema CatWalk. Terminado o período de 72h, foram sacrificados em câmara de CO2 e o m. gastrocnêmio coletado para análise. As amostras foram processadas e submetidas a técnicas de análise histológica, PCR quantitativa, espectroscopia Raman e FT-IR. Os animais dos grupos V e VLP não realizaram apoio do membro posterior direito (mantiveram postura flexora reflexa) no período de 3h pós-lesão, diferentemente (p

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Neste trabalho, estudamos a interação da molécula de DNA com alguns fármacos de Platina. Nós utilizamos espectroscopia de força de molécula única, que permite manipular pequenas partículas de escala micrométrica. Dessa forma, conseguimos estabelecer um análise sob as alterações ocorridas no experimento de estiramento para as propriedades mecânicas dos complexos DNA-fármacos formados, e descrevê-los como função de alguns parâmetros de interesse, tais como: tempo de difusão do fármaco, concentração de fármaco em solução, dentre outros. A essas alterações é proposto um modelo teórico para avaliar as mudanças em um dos parâmetros mecânicos, o comprimento de persistência, como função da concentração do fármaco utilizado. Com base nesse e em outro parâmetro mecânico, o comprimento de contorno, essa análise se torna uma poderosa ferramenta e permite verificar ainda, as propriedades relacionadas ao modo de ligação, o estado de compactação da molécula, a cinética da reação. Nossa análise envolveu fármacos comumente utilizados em tratamentos quimioterápicos derivados de um mesmo elemento químico, a Platina: Cisplatina, Carboplatina, Oxaliplatina. Todos os experimentos forma realizados sob mesmas condições, envolveram soluções tamponadas de diferentes concentrações iônicas e foram realizados para dois diferentes regime de forças: entrópico e entálpico. In this work, we studied the DNA molecule with some Platinum drugs. We use single molecule force spectroscopy, which allows manipulating small particles of micrometer scale. Thus, we were able to establish an analysis of the changes that occurrrs in stretching experiments for the mechanical properties of the DNA-drug complexes formed and to describe them as a function of some parameters of interest, such as time of drug diffusion, drug concentration in solution, among others. A theoretical model is proposed to evaluate the changes in one of the mechanical parameters, the persistence length, as a function of the drug concentration used. Based on this and on another mechanical parameter, the contour length, this analysis becomes a powerful tool and allows to verify properties related to the binding mode, the compaction state of the molecule and the kinetics of the reaction. Our analysis involved drugs commonly used in chemotherapeutic treatments derived from the same chemical chain, based on Platinum: Cisplatin, Carboplatin, Oxaliplatin. All experiments were carried out under the same conditions, involving buffered solutions of different ionic concentrations and were performed for two different regime of forces: entropic and enthalpic.

The communication is focused on the influence of the pulse width, ranging from femtosecond to picosecond, on the laser – matter interaction during laser ablation of solid materials. Modifications in the stretcher-compressor do allow the continuous selection of amplified pulses in the range between 35 fs to 4 ps. Time constants, fluence threshold, and multi-channel spectra have been measured out of the generated plasmas. Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech. CTQ2017-82137-P

Orientador: Prof. Dr. Evaldo Ribeiro Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais. Defesa : Curitiba, 20/08/2019 Inclui referências: p. 102-110 Resumo: Neste trabalho sao apresentados resultados referentes ao estudo de quantum dots (QDs) da liga ternaria InAsP/GaAs a partir das tecnicas de fotoluminescencia, transmissao fotomodulada, fotoluminescencia linearmente polarizada, fotoluminescencia resolvida no tempo, magnetofotoluminescencia e ?-magnetofotoluminescencia. Para tanto, tambem se utilizou os extremos binarios InAs/GaAs e InP/GaAs na investigacao. As medidas de fotoluminescencia foram realizadas como uma funcao da temperatura (15 K a 290 K) e da potencia de excitacao (2 a 30 W/cm2). Com estas medidas, identificou-se a recombinacao do estado fundamental dos QDs e a contribuicao da wetting layer (WL) para o InAsP em temperaturas acima de 100 K, o que nunca havia sido observado para esses QDs. Para confirmacao destes dados, as amostras de InAsP e InP foram submetidas a um tratamento termico a 800 K durante uma hora, o que forneceu uma dissolucao quase completa dos QDs devido aos processos de interdifusao com a WL, permitindo identificar claramente os estados eletronicos referentes aos QDs e a WL por meio de medidas de fotoluminescencia. Especificamente para o InP, verificou-se que a recombinacao da WL e muito proxima em energia de transicao dos QDs, sendo possivel que ambos sejam vistos simultaneamente com uma unica banda em medidas de fotoluminescencia. Alem disto, para a amostra de InAsP com maior teor de Arsenio, os estados excitados dos QDs foram identificados, uma vez que o potencial de confinamento e mais profundo nesta situacao. As medidas de transmissao fotomodulada revelaram estruturas espectrais com diferentes larguras de linha, que foram atribuidas ao QDs e a WL. Em relacao a fotoluminescencia polarizada, os QDs de InAsP apresentaram anisotropia de forma, revelando uma morfologia levemente eliptica, a qual aumenta de acordo com os maiores teores de fosforo na liga. Os dados referentes as tecnicas de fotoluminescencia polarizada, fotoluminescencia resolvida no tempo e magnetofotoluminescencia indicam fortemente um alinhamento de bandas do tipo- II para a amostra de InAsP com maior teor de fosforo, na qual observou-se manifestacoes do efeito tipo Aharonov-Bohm. Com as medidas de ?-MPL foi possivel obter o fator-g para a amostra de InAsP/GaAs com maior teor de arsenio e identificar um efeito de interacao de troca entre os estados eletronicos do exciton causado pela assimetria dos QDs para a amostra com maior teor de fosforo. Palavras-chave: Quantum dots, Fotoluminescencia, Espectroscopia de Modulacao, Alinhamento de Bandas. Abstract: This work presents results related to the study of the ternary alloy InAsP/GaAs from photoluminescence, modulated phototransmission, linearly polarized photoluminescence and magneto-photoluminescence techniques. The binary extremes InAs/GaAs and InP/GaAs were also used in the investigation. PL measurements were performed as a function of temperature (15 K to 290 K) and excitation power (2 to 30 W/cm2). With this measurements, it was possible to identify the QDs ground state recombination and the wetting layer (WL) contribuition for the InAsP in temperatures above 100 K, which had never been observed for these QDs. To further confirm these results, the InAs and InP samples were submitted to an annealing process at 800 K for one hour, that provided an almost total dissolution of the QDs due to the interdiffusion process with the WL, allowing to clearly identify the electronic states of the QDs and WL from photoluminescence measurements. Specifically for the InP, the WL recombination energy was found to be very close to the QDs transition energy, so it is possible to simultaneously see both signals in a single photoluminescence measurement band. In addition, for the InAsP sample with higher Arsenium contents, the excited states of the QDs were identified, as the confinement potential is deeper in this situation. Phototransmission modulated measurements revealed spectral structures with different line widths, which were attributed to QDs and WL. The polarized photoluminescence datas showed that the InAsP QDs possess shape anisotropy, revealing a slightly elliptical morphology, which increases according to the higher phosphorus levels in the alloy. Furthermore, the data referring to polarized photoluminescence and magnetophotoluminescence techniques strongly indicate a type II alignment for the InAsP sample with higher phosphorus content, in which Aharonov-Bohm-type effects were observed. With the ?-MPL it was possible to obtain the g-factor for the InAsP/GaAs QDs with the higher arsenic content and also to identify an excitonic exchange effect in the electronic states due to the QDs asymmetry for the sample with the higher phosphorus contents. Keywords: Quantum dots, Photoluminescence, Modulation Spectroscopy, Band Alignment.

In the present work, a preliminary fundamental study about the influence of background gas in Martian surface conditions (CO2, P=7 mbar) on the formation of emitting species in laser-induced plasmas of ablated C-containing compounds was performed. Results were compared with those obtained using ambient air as surrounding gas of irradiated samples. Energy thresholds were evaluated for excited atomic and molecular species of interest resulting in the plasma using a home-made LIBS system coupled to a pressure chamber for simulating Martian environment during the analysis of samples. Inorganic salts as calcium carbonate and magnesium carbonate besides pyrene as organic reference compound were analyzed in order to discern the origin of C-containing species coexisting in the plasma plume (C, C2 and CN, mainly). Results from acquired emission spectra shed light on the different carbon sources of emitting species as a function of energetic and pressure conditions. Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech.

Coloides de nanopartículas de metais nobres e as suas propriedades físicas encontramaplicações práticas em numerosos campos, que vão da física à medicina, passando pelaengenharia. Embora a sua síntese seja relativamente conhecida, as suas propriedadesdecorrentes da grande razão superfície/volume ainda apresentam desafios. Apresenta-se,neste artigo, um estudo experimental da dependência do índice de refração não linear n2de origem térmica de um coloide aquoso de nanopartículas de Ag com a frequência doobturador mecânico utilizado para gerar pulsos a partir de um feixe de luz laser continuo.O estudo foi feito empregando a técnica de Z-scan resolvida no tempo e mostra que umaumento da frequência leva a um aumento no valor de módulo de n2, e um possívelmecanismo é discutido.

Passive mode-locking of a thulium doped Lu3Al5O12 ceramic laser is demonstrated at 2022 nm. By applying different near surface GaSb-based saturable absorber mirrors, stable self-starting mode-locked operation with pulse durations between 2 and 4 picoseconds was achieved at a repetition rate of 92 MHz. The SESAM mode-locked Tm:LuAG ceramic laser exhibits an excellent stability with a fundamental beat note extinction ratio of 80 dB above the noise level. Furthermore, spectroscopic properties of Tm:LuAG ceramics at room temperature are presented. publishedVersion

Direct laser ionization of solids (LIMS, laser-ionization mass spectrometry) represents a powerful way to get full atomic information about sample microlocations. Spatial resolutions as low a few microns are easily attainable with conventional optics, with vaporized mass in the low femtogram per pulse range. Considering the lack of limitations with respect to sample type, it is clear that the only limitation of the technique relies on his poor reproducibility and moderate sensitivity. The talk talk will cover several fundamental and applied aspects of LIMS to fit the technique in a proper frame of comparison with other techniques Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech.

DOI: 10.1364/OME.7.000844 URL: https://www.osapublishing.org/ome/abstract.cfm?uri=ome-7-3-844 Filiació URV: SI Memòria We report on a detailed comparative study of the spectroscopic and thermo-optic properties of tetragonal Tm:LiLnF4 (Ln = Y, Gd, and Lu) crystals indicating their suitability for highly-efficient microchip lasers diode-pumped at ~791 nm and operating at ~1.91 ¿m. An a-cut 8 at.% Tm:LiYF4 micro-laser generated 3.1 W of linearly polarized output at 1904 nm with a slope efficiency of ¿ = 72% and a laser threshold of only 0.24 W. The internal loss for this crystal is as low as 0.0011 cm-1. For 8 at.% Tm:LiGdF4 and 12 at.% Tm:LiLuF4 lasers, the output power reached ~2 W and ¿ was 65% and 52%, respectively. The thermal lens in all Tm:LiLnF4 crystals is weak, positive and low-astigmatic. The potential for the Tm:LiLnF4 lasers to operate beyond ~2 ¿m due to a vibronic coupling has been proved. The Tm:LiYF4 vibronic laser generated 375 mW at 2026-2044 nm with ¿ = 31%. The Tm:LiLnF4 crystals are very promising for passively Q-switched microchip lasers.

Direct laser ionization of solids (LIMS, laser-ionization mass spectrometry) represents a powerful way to get full atomic information about sample microlocations. Spatial resolutions as low a few microns are easily attainable with conventional optics, with vaporized mass in the low femtogram per pulse range. Considering the lack of limitations with respect to sample type, it is clear that the only limitation of the technique relies on his poor reproducibility and moderate sensitivity. The talk talk will cover several fundamental and applied aspects of LIMS to fit the technique in a proper frame of comparison with other techniques Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech.

We report on the fabrication, ¿-Raman characterization, and continuous-wave laser operation of a channel waveguide with a hexagonal optical-lattice-like cladding fabricated in monoclinic Tm:KLu(WO4)2 crystal by femtosecond direct laser writing. ¿-Raman spectroscopy indicates preservation of the crystalline quality in the core region and an anisotropic residual stress field. When pumped by a Ti:Sapphire laser at 802 nm, the Tm:KLu(WO4)2 buried channel waveguide laser generated 136 mW at 1843.7 nm with a slope efficiency of 34.2% and a threshold as low as 21 mW, which are the record characteristics for femtosecond-laser-written Tm crystalline waveguide lasers. The variation of the output coupling resulted in discrete wavelength tuning of the laser emission from 1785 to 1862 nm. The propagation losses in the waveguide are ~1.2 ± 0.3 dB/cm.

DOI: 10.1364/OL.42.003490 Filiació URV: SI We report on the first Holmium (Ho3+) monoclinic double tungstate thin-disk laser. It is based on a 250 µm-thick 3 at. % Ho:KY(WO4)2 active layer grown on a (010)-oriented KY(WO4)2 substrate. When pumped by a Tm-fiber laser at 1960 nm with a single-bounce (single double-pass) pump geometry, the continuous-wave Ho:KY(WO4)2 thin-disk laser generated 1.01 W at 2057 nm corresponding to a slope efficiency ¿ of 60% and a laser threshold of only 0.15 W. Implementing a double-bounce (second double-pass) for the pump, the output of this laser was scaled to 1.57 W with ¿ = 55%. The maximum stimulated-emission cross-section ¿SE of the Ho3+ ions in the epitaxial layer reaches 2.5×10-20 cm2 at 2056.5 nm for E || Nm. The Ho:KY(WO4)2 epitaxial structures are promising for multi-watt mode-locked thin-disk lasers at ~2.06 µm.© 2017 Optical Society of America

Current trends in nanoengineering are bringing along new structures of diverse chemical compositions that need to be meticulously defined to ensure their correct operation. Few methods can provide the sensitivity required to carry out measurements on individual nanosubjects without tedious sample pre-treatment or data analysis. In the present study, we introduce a pathway for the full elemental identification of single nanoparticles that avoids suspension in liquid media by means of optical trapping and laser-induced plasma spectroscopy. We demonstrate spectroscopic detection and identification of individual Cu nanoparticles of masses down to 73 attograms and report, for the first time, stable optical trapping in air and manipulation of Cu particles from 25 to 70 nm in diameter. We found an increase in the absolute number of photons produced as size of the particles decreased; pointing towards a more efficient excitation of ensembles of only 7 x exp(-5) Cu atoms in the onset plasma. Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucia Tech

DOI: 10.1364/OME.7.000844 URL: https://www.osapublishing.org/ome/abstract.cfm?uri=ome-7-3-844 Filiació URV: SI Memòria We report on a detailed comparative study of the spectroscopic and thermo-optic properties of tetragonal Tm:LiLnF4 (Ln = Y, Gd, and Lu) crystals indicating their suitability for highly-efficient microchip lasers diode-pumped at ~791 nm and operating at ~1.91 ¿m. An a-cut 8 at.% Tm:LiYF4 micro-laser generated 3.1 W of linearly polarized output at 1904 nm with a slope efficiency of ¿ = 72% and a laser threshold of only 0.24 W. The internal loss for this crystal is as low as 0.0011 cm-1. For 8 at.% Tm:LiGdF4 and 12 at.% Tm:LiLuF4 lasers, the output power reached ~2 W and ¿ was 65% and 52%, respectively. The thermal lens in all Tm:LiLnF4 crystals is weak, positive and low-astigmatic. The potential for the Tm:LiLnF4 lasers to operate beyond ~2 ¿m due to a vibronic coupling has been proved. The Tm:LiYF4 vibronic laser generated 375 mW at 2026-2044 nm with ¿ = 31%. The Tm:LiLnF4 crystals are very promising for passively Q-switched microchip lasers.

Resumen de trabajos realizados mediante excitación láser de material particulado y su posterior análisis mediante espectroscopía óptica de emisión o ionización. Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech.

El trabajo recoge experimentos realizados en una configuración sonda-prueba haciendo uso de un láser de femtosegundos, con el objetivo de comprender los fenómenos de ablación de materiales sólidos ras irradiación con láseres de pulso ultracorto. Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech.

Laser ionization mass spectrometry includes in a broad sense, any laser-based technique capable of generating ions by the direct action of a pulsed laser over a solid sample. Over a certain laser energy, LIMS allows the direct generation of atomic ions without solvents, sample pretreatment or any other time-consuming issues. Thus, what LIBS is to atomic spectrometry, LIMS should be to mass spectrometry. However, atomic mass spectrometry seems to be exclusively taken by LA-ICPMS or GD-MS. Is there any reason for that? The talk will try to analyze strengths and weaknesses to put into the right context the technique. Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech.

Speckle contrast optical spectroscopy (SCOS) measures absolute blood flow in deep tissue, by taking advantage of multi-distance (previously reported in the literature) or multi-exposure (reported here) approach. This method promises to use inexpensive detectors to obtain good signal-to-noise ratio, but it has not yet been implemented in a suitable manner for a mass production. Here we present a new, compact, low power consumption, 32 by 2 single photon avalanche diode (SPAD) array that has no readout noise, low dead time and has high sensitivity in low light conditions, such as in vivo measurements. To demonstrate the capability to measure blood flow in deep tissue, healthy volunteers were measured, showing no significant differences from the diffuse correlation spectroscopy. In the future, this array can be miniaturized to a low-cost, robust, battery operated wireless device paving the way for measuring blood flow in a wide-range of applications from sport injury recovery and training to, on-field concussion detection to wearables. Fundació CELLEX Barcelona, Ministerio de Economía y Competitividad (PHOTODEMEN-TIA (DPI2015-64358-c1 and c2 (MINECO/FEDER)), Instituto de Salud Carlos III/FEDER(MEDPHOTAGE DTS16/00087), the “Severo Ochoa” Programme for Centres of Excellence inR&D (SEV-2015-0522), the Obra social “la Caixa” Foundation (LlumMedBcn), LASERLAB-EUROPE IV. J.L.Hollmann acknowledges the Marie Curie COFUND (FP7-PEOPLE-2013-COFUND) fellowship.

Time-resolved temporal point spread function (TPSF) measurement of near infrared spectroscopic (NIRS) data allows the estimation of absorption and reduced scattering properties of biological tissues. Such analysis requires an iterative calculation of the theoretical TPSF curve using mathematical and computational models of the domain being imaged which are computationally complex and expensive. In this work, an efficient methodology for representing the TPSF data using a superposition of cosines calculated in frequency domain is presented. The proposed method is outlined and tested on finite element realistic models of the human neck and head. Using an adult head model containing ~140k nodes, the TPSF calculation at each node for one source is accelerated from 3.11 s to 1.29 s within an error limit of ± 5% related to the time domain calculation method.

We report on the fabrication, µ-Raman characterization, and continuous-wave laser operation of a channel waveguide with a hexagonal optical-lattice-like cladding fabricated in monoclinic Tm:KLu(WO4)2 crystal by femtosecond direct laser writing. µ-Raman spectroscopy indicates preservation of the crystalline quality in the core region and an anisotropic residual stress field. When pumped by a Ti:Sapphire laser at 802 nm, the Tm:KLu(WO4)2 buried channel waveguide laser generated 136 mW at 1843.7 nm with a slope efficiency of 34.2% and a threshold as low as 21 mW, which are the record characteristics for femtosecond-laser-written Tm crystalline waveguide lasers. The variation of the output coupling resulted in discrete wavelength tuning of the laser emission from 1785 to 1862 nm. The propagation losses in the waveguide are ~1.2 ± 0.3 dB/cm., E. K. acknowledges financial support from the Generalitat de Catalunya under grants 2016FI_B00844 and 2017FI_B100158. F.D. acknowledges additional support through the ICREA academia award 2010ICREA-02 for excellence in research. X. M. acknowledges support from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under the Marie Skłodowska-Curie grant agreement No 657630. A. R. acknowledges funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under the Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowship Grant Agreement No. 747055. P. L. acknowledges financial support from the Government of the Russian Federation (Grant 074-U01) through ITMO Post-Doctoral Fellowship scheme.

DOI: 10.1364/OL.42.003490 Filiació URV: SI We report on the first Holmium (Ho3+) monoclinic double tungstate thin-disk laser. It is based on a 250 µm-thick 3 at. % Ho:KY(WO4)2 active layer grown on a (010)-oriented KY(WO4)2 substrate. When pumped by a Tm-fiber laser at 1960 nm with a single-bounce (single double-pass) pump geometry, the continuous-wave Ho:KY(WO4)2 thin-disk laser generated 1.01 W at 2057 nm corresponding to a slope efficiency ¿ of 60% and a laser threshold of only 0.15 W. Implementing a double-bounce (second double-pass) for the pump, the output of this laser was scaled to 1.57 W with ¿ = 55%. The maximum stimulated-emission cross-section ¿SE of the Ho3+ ions in the epitaxial layer reaches 2.5×10-20 cm2 at 2056.5 nm for E || Nm. The Ho:KY(WO4)2 epitaxial structures are promising for multi-watt mode-locked thin-disk lasers at ~2.06 µm.© 2017 Optical Society of America

Nowadays, one of the most important areas of interest in archeology is the characterization of the submersed cultural heritage. Mediterranean Sea is rich in archaeological findings due to storms, accidents and naval battles since prehistoric times. Chemical analysis of submerged materials is an extremely valuable source of information on the origin and precedence of the wrecks, and also the raw materials employed during the manufacturing of the objects found in these sites. Sometimes extracting the archeological material from the marine environment is not practical due to the size of the sample, or is not permitted by the legislation or preservation practices. In these cases, the in-situ analysis turns into the only alternative. The versatility of laserinduced breakdown spectroscopy (LIBS) has been successfully tested in oceanography. Advantages such as rapid and in situ analysis with no sample preparation make LIBS a suitable alternative for field measurements. Laser Laboratory of the University of Malaga is evaluating the capability of stand-off LIBS (ST-LIBS) for seafloor exploration (2000- 3000 meters deep). Several experiments including the transmission of laser radiation through water or the influence of the range of analysis over LIBS signal, has been performed in laboratory inside a water tank. Preliminary results are quite satisfactory and suggests the possibility of integrating LIBS technology in a remotely operated vehicle (ROV) for geological/mineralogical exploration, cultural heritage investigation and/or the inspection of oil and gas pipelines in the seafloor, among others. Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech.

The abnormal, uncontrolled production of blood cells in the bone marrow causes hematological malignancies which are common and tend to have a poor prognosis. These types of cancers may alter the hemodynamics of bone marrow. Therefore, noninvasive methods that measure the hemodynamics in the bone marrow have a potential impact on the earlier diagnosis, more accurate prognosis, and in treatment monitoring. In adults, the manubrium is one of the few sites of bone marrow that is rich in hematopoietic tissue and is also relatively superficial and accessible. To this end we have combined time resolved spectroscopy and diffuse correlation spectroscopy to evaluate the feasibility of the noninvasive measurement of the hemodynamics properties of the healthy manubrium in 32 subjects. The distribution of the optical properties (absorption and scattering) and physiological properties (hemoglobin concentration, oxygen saturation and blood flow index) of this tissue are presented as the first step toward investigating its pathology.

Agradecimentos: JR, CP, and IR are thankful to INCTAA (CNPq 573894/2008-6 and FAPESP 2008/57808-1) for financial support; BM thanks CNPq and INCTAA for a Visiting Professor Fellowship. PF acknowledges support of this study by FAPESP-BEPE (Proc. 2012/05573-6). The work by BM and AW was performed in part under the auspices of the U.S. Department of Energy by Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) under Contract DE-AC52-07NA27344. This project was in part funded under LLNL subcontract nos B598643 and B603018 Abstract: A miniaturised gas analyser is described and evaluated based on the use of a substrate-integrated hollow waveguide (iHWG) coupled to a microsized near-infrared spectrophotometer comprising a linear variable filter and an array of InGaAs detectors. This gas sensing system was applied to analyse surrogate samples of natural fuel gas containing methane, ethane, propane and butane, quantified by using multivariate regression models based on partial least square (PLS) algorithms and Savitzky-Golay 1(st) derivative data preprocessing. The external validation of the obtained models reveals root mean square errors of prediction of 0.37, 0.36, 0.67 and 0.37% (v/v), for methane, ethane, propane and butane, respectively. The developed sensing system provides particularly rapid response times upon composition changes of the gaseous sample (approximately 2 s) due the minute volume of the iHWG-based measurement cell. The sensing system developed in this study is fully portable with a hand-held sized analyser footprint, and thus ideally suited for field analysis. Last but not least, the obtained results corroborate the potential of NIR-iHWG analysers for monitoring the quality of natural gas and petrochemical gaseous products CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP Fechado

110f. Submitted by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2013-04-04T15:26:27Z No. of bitstreams: 1 tese_angelo5.pdf: 3769086 bytes, checksum: 732741f6ee2b9ce75f7da2be14b58ecc (MD5) Approved for entry into archive by Ana Hilda Fonseca(anahilda@ufba.br) on 2013-04-29T18:01:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tese_angelo5.pdf: 3769086 bytes, checksum: 732741f6ee2b9ce75f7da2be14b58ecc (MD5) Made available in DSpace on 2013-04-29T18:01:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_angelo5.pdf: 3769086 bytes, checksum: 732741f6ee2b9ce75f7da2be14b58ecc (MD5) Previous issue date: 2009 CNPq Esta monografia de tese inicialmente descreve a base teórica da fenomenologia da espectroscopia de lente térmica (ELT) e sua classificação. É descrita a montagem de um sistema experimental de ELT com resolução temporal de milissegundos acoplado a um sistema de detecção de intensidade e espectro instantâneo de fluorescência com resolução de 100 ms. São apresentados os resultados experimentais de amostras de dois petróleos mortos da Bacia do Recôncavo Baiano com diferentes teores de parafina. ELT resolvida no tempo (ELTRT) associado à espectroscopia de absorção e fluorescência mostrou ser uma técnica complementar e eficiente na análise de formação e saturação de aglomerados em soluções de petróleo em óleo mineral com a influência de parafinas e proporcionou a determinação da concentração crítica de nanoagregados (CNAC) em meio parafínico e o raio hidrodinâmico destes nanoagregados sem prévia extração das fases do petróleo. Estes resultados foram discutidos e serviram de base para a elaboração de novos procedimentos experimentais com o intuito de entender melhor o funcionamento da parafinação no petróleo e, consequentemente utilizar a ELT como instrumento analítico na indústria petrolífera. Salvador

CNPq Neste trabalho, apresentamos um estudo teórico e experimental da dependência da largura da ressonância coerente, transparência induzida eletromagneticamente, com o ângulo entre os dois feixes envolvidos neste efeito, comumente conhecidos como feixes de prova e de acoplamento. Observamos que o não paralelismo dos feixes contribui fortemente para um alargamento da ressonância coerente, ainda que para pequenos ângulos da ordem de alguns miliradianos. Teoricamente, tratamos o problema da interação de um átomo de três níveis numa configuração do tipo Λ, com os feixes de prova e de acoplamento, resolvendo a equação de Liouville que dá a evolução do estado atômico. Com isso, calculamos a coerência induzida no átomo pelos feixes incidentes e o espectro de absorção do feixe de prova, que exibe a ressonância coerente de transparência induzida eletromagneticamente. Experimentalmente, fizemos medidas sistemáticas da dependência angular e mostramos que nossos cálculos numéricos concordam qualitativamente com as observações experimentais. Propomos ainda uma possível aplicação dos nossos resultados para a medida da temperatura de amostras de átomos frios. In this work, we present a theoretical and experimental study on the linewidth dependence of an Electromagnetically-Induced-Transparency resonance on the angle between the two beams involved in this effect, commonly known as the coupling and probe beams. We observed that the nonparallelism of the beams contributes strongly to a broadening of the coherent resonance, even for small angles on the order of a few milliradians. Theoretically, we treated the interaction of a three-level Lambda-type atom with the coupling and probe beams by solving Liouville’s equation, which describes the evolution of the atomic state. In this way, we calculated the light-induced atomic coherence and the probe beam’s absorption spectrum, which shows the Electromagnetically-Induced-Transparency resonance. Experimentally, we performed systematic measurements of the angular dependence and showed that our numerical calculations agree qualitatively with the experimental observations. Furthermore, we propose a possible application of our results for measuring the tem-perature of cold atomic samples.

Agradecimentos: This work has been financially supported by the Brazilian agencies Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), Fundo de Amparo a Ensino e Pesquisa da Universidade Estadual de Campinas (FAEP-UNICAMP), and the Center for Optics and Photonics (CePOF) Abstract: We describe a diode-laser-based system capable of generating >50 mW of single-frequency radiation near 425 nm. An alternative extended cavity diode laser injection seeds a semiconductor amplifier, whose output is frequency doubled by a nonlinear crystal placed in a power enhancement cavity. This system is particularly well suited for high-resolution spectroscopy in the blue region, and for laser cooling and trapping of calcium atoms FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES Fechado

Orientador: Carlos Henrique de Brito Cruz Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Estudamos a dinâmica de portadores em escala de tempo de femtossegundos em filmes de AlxGa1-xAs para composições de Al nas quais a liga se encontra próxima à transição gap direto-gap indireto. A técnica utilizada foi a espectros copia de excitação e prova, na qual o pulso de teste se trata de um contínuo cujo espectro cobre o gap das ligas estudadas e possui tipicamente 30 fs de duração. A transmissão diferencial para altas densidades de portadores fotoinjetados na banda de condução adquire considerável complexidade e resulta de um delicado equilíbrio entre o enchimento de estados na banda e efeitos de blindagem e muitos- corpos tais como blindagem pelo plasma foto excitado e renormalização do gap. Nós observamos urna correlação entre a dinâmica dos portadores na banda de condução ( dinâmica intrabanda ) e a renormalização do gap da liga. Esta correlação relaciona-se à dinâmica ultra-rápida de redistribuição de portadores fotoexcitados entre os vales G, X e L da banda de condução Abstract: We have studied the femtosecond carrier dynamics in AlxGa1-xAs thin films in the composition range near the G-x crossover. We carried pump and probe spectroscopy using 2 eV, 150 fs-250 fs pumping pulses derived from a copper vapor amplified colliding pulse mode-locked dye laser (CPM), and white light probing, tipically with 30 fs pulses which cover in energie the band gap of the a1loys. The results of the differential transmission for high density of photoinjected carriers in the alloy conduction band can not be interpreted in terms of occupation effects alone and results from a delicate balance between occupation effects, like band filling and screening and many-particle effects like band gap renonnalization and plasma screening of the electron-hole interaction. Also we have observed a correlation between the intraband carrier dynamics and the renormalization of the alloy direct energy gap. This correlation is related to the ultrafast redistribution of the photoinjected carriers between the G and X, L valleys of the alloy conduction band Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientador: Artemio Scalabrin Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Neste trabalho, são apresentados os resultados da desaceleração de um feixe atômico de cálcio utilizando um laser de diodo com frequência dobrada. O laser de diodo utilizado tem uma potência de saída de 150 mW para corrente máxima de injeção de 160 mA. O cristal não linear utilizado para geração de segundo harmônico é o KNbO3 com casamento de fase não crítico do tipo I. Para gerar segundo harmônico em l = 845 nm, o casamento de fase ocorre em T=-15 ºC. O sistema para dobrar a frequência do laser de diodo foi desenvolvido no laboratório, com o cristal não linear inserido numa cavidade passiva com o modo do laser de diodo é obtido utilizado a técnica de Hãnsen-Couillaud. Para uma potência incidente de 70 mW do laser de diodo em l = 422,6 nm e o efeito Doppler foi compensado pela técnica do efeito Zeerman. O gradiente apropriado do campo magnético foi produzido por uma bobina magnética com Bmax = 825 Gauss. As evidências da desaceleração do feixe atômico de cálcio com o laser de diodo de frequência dobrada contrapropagante foram obtidas monitorando a fluorescência ao longo do feixe atômico. São também analisados os efeitos da intensidade e polarização do feixe de laser no processo de desaceleração Abstract: This work presents the results of a calcium atomic bean deceleration using a frequency-doubled diode laser. The diode laser produces single-mode output power of 150 mW at a maximum injection current of 160 mA. The nonlinear crystal used for second harmonic generation is the KnbO3 by noncritical and type I phase matching process. For l =845 nm the phase matching occur at T = - 15° C. The doubling frequency system for the diode-laser was built at the laboratory, with the nonlinear crystal placed inside a passive optical ring cavity that enhances the laser beam power by of 70 mW produced an output of 12.5 mW at the blue light wavelength. The deceleration eletronic transition of calcium is the 'S0 ® 'P1 corresponding to l = 422.6 nm and the Doppler effect is compensed by the Zeeman effect technique. The suitable magnetic field gradient is achieved with a magnet coil that provides Bmax = 825 Gauss. Evidence of atomic beam deceleration with counterpropagating frequency-doubled diode laser beam is obtained by monitoring the fluorescence signal effects on the deceleration process Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientador: Carlos Henrique de Brito Cruz Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Estudamos os fenômenos ultrarápidos em Pontos Quânticos (PQs) de CdTe em Vidros Borosilicatos usando técnicas laser de pulsos curtos (femtossegundos). Em medidas de Espectroscopia Diferencial de Transmissão Resolvida no Tempo observamos deslocamentos para o infravermelho dos espectros. Para a interpretação dos dados estudamos a Estrutura Eletrônica do CdTe com Confinamento Quântico zero dimensional (0-D). Estabelecemos que o processo responsável pelo fenômeno é a relaxação intrabanda entre os estados discretos do material. Estudamos e modelamos este e outros processos para uma discussão exaustiva. Medimos também diretamente os tempos ultracurtos de relaxação da absorção para diferentes tipos de amostras. As amostras que apresentam bandas de luminescência no infravermelho têm resposta mais rápida que as que não a apresentam. Os processos ultrarápidos das que têm essas bandas são devidos à captura dos portadores por estados de armadilhas profundas. As outras apresentam bandas de absorções induzias, diferentes dos "bleachings" das primeiras. A diferença é devida ao efeito de fotoenegrecimento, que muda permanentemente a dinâmica dos PQs por exposição prolongada dos mesmos ao feixe óptico de excitação. Estudamos a passagem das amostras "frescas" para as que se estabilizam, e não mudam mais suas propriedades. Estudando a dependência com potência reconhecemos dois processos como responsáveis por estes sinais: Recombinação "Auger", quando se tem mais que um par elétron-buraco excitado por ponto quântico; e outro processo mais lento independente da excitação óptica, provavelmente captura por estados "rasos" Abstract: We study the ultrafast phenomena in CdTc Quantum Dots in Borosilicate Glasses using short laser pulses (femtoseconds) methods. Measuring the Time Resolved Differential Transmission Spectroscopy we find infrared shifts of the bleached spectra. For the interpretation of these data we study the Electronic Structure of CdTe with 0-D Quantum Confinement. We determine that the process responsible for this phenomenum is intraband relaxation between the discrete states of the material. We study and modelate this and other processes for a detailed discussion. We also measure, in a direct way, the ultrashort relaxation times in the absorption for different samples. The samples showing luminescence bands in the infrared have faster responses than those which do not show them. The ultrafast processes of those that have these bands are due to carrier capture by deep trap states. The others show induced absorption bands, different from the bleaching of the previous ones. This difference is caused by the photodarkening effect: it changes permanently the QDs dynamics by long time exposure of them to the optical excitation beam. We study the passage from "fresh" samples to stabilized ones thit do not change their properties anymore. Studying the dependence with the optical power, we can recognize two processes causing these signals: Auger Recombination, when we have more than one electron-hole pair excited per QD; and another slower process, independent of optical excitation, probably caused by shallow state trapping Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientador: Carlos Henrique de Brito Cruz Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Apresentamos nesta dissertação um estudo das propriedades ópticas de vidros dopados com pontos quânticos de CdTe. Apresentamos espectros de absorção como função da temperatura e calculamos estes espectros considerando os alargamentos inomogêneo, devido à distribuição de tamanhos dos pontos quânticos, e homogêneo, devido principalmente às interações elétron-fônon. Os resultados mostram que a largura homogênea cresce conforme o tamanho dos pontos quânticos diminui. Obtivemos também distribuições de tamanhos com desvio percentual (dependendo da amostra) de 5,8% ou 6,0% para amostras crescidas por um processo de dois tratamentos térmicos. Nós também apresentamos neste trabalho medidas de fotoluminescência resolvida no tempo em uma escala de nanossegundos para pontos quânticos de CdTe em função da temperatura da amostra (20 K e 120 K). A fotoluminescência foi resolvida espectralmente e observamos dois picos, um dominante com um deslocamento Stokes em relação ao espectro de absorção e um pico menos intenso a mais baixa energia. Medimos os tempos de decaimento para várias energias nestes picos e obtivemos um comportamento exponencial com tempos de decaimento variando de 95 ns a aproximadamente um microssegundo. O pico mais intenso da fotoluminescência apresenta o tempo de decaimento mais rápido e está relacionado com recombinação banda-a-banda. Atribuímos o pico menos intenso da fotoluminescência, com tempos de decaimento mais lentos, a estados de armadilhas Abstract: In this work we present a study of optical properties in CdTe quantum dots in doped glasses. We present absorption spectra as a function of temperature and we calculate these absorption spectra considering the inhomogeneous broadening due to the quantum dot size distribution and the homogeneous broadening, due mainly to electron-phonon interactions. The results show that the homogeneous width increases as the quantum dot size decreases. Also, we obtain size distributions with standard deviation (depending on the sample) of 5.8% or 6.0% for samples grown with a two-step heat-treatment. We also present time resolved photoluminescence measurements in a nanosecond time scale for CdTe quantum dots as a function of sample temperature (20 K and 120 K). We spectrally resolved the photoluminescence and we observe mainly two peaks, a dominant one with Stokes Shift in relation to the absorption spectra and a less intense one at lower energy. We measure the decay with decay times varyuing from 95 ns to about one microsecond. The photoluminescence most intense peak presents the faster decay time and is related to band-to-band recombination. We attribute the photoluminescence less intense peak with slower decay times to trap states Mestrado Física Mestre em Física

Orientador: Daniel Pereira Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Esta tese relata os experimentos realizados no campo da espectroscopia de alta resolução na região do infravermelho longínquo (IVL ~ 1 - 10 THz). Radiação laser nesta região foi gerada por moléculas do tipo metanol (CH3OH) através da excitação óptica. Para isso, construímos lasers de CO2 em guia de onda como fonte de excitação e cavidades do tipo Fabry-Perot como ressonadores lasers IVL. Identificamos novas emissões laser IVL na faixa de 63 mm a 2615 mm todas caracterizadas segundo o comprimento de onda, offset da transição de absorção, polarização e intensidade relativas e pressão ótima de trabalho. Estudamos também, o comportamento destas emissões na presença de campo elétrico uniforme usando cavidade IVL híbrida e celas fotoacústicas com eletrodos. Observamos aumento da intensidade de particulares emissões (até 6 vezes) para campos de até 100 V/cm seguido de queda para campos maiores. Este aumento é explicado pelo efeito Hanle Não-Linear e permite avaliar a largura de linha homogênea, inomogênea e o parâmetro de saturação da transição envolvida. Em campos maiores, observamos o desdobramento da emissão em dois pacotes próximos formados pelas componentes Stark. Estas informações adicionais permitiram checar propostas de indentificação de níveis. Realizamos ainda, pela primeira vez no Brasil, medidas diretas de frequências de linhas laser IVL através da técnica heterodina com reprodutibilidade de 2 partes em 107. Esta técnica consiste em misturar linhas lasers IVL através de um elemento não linear que gera um sinal de batimento possível de ser observado e medido em um analisador de espectro. As linhas possuem frequências próximas sendo uma previamente conhecida e a outra a determinar. Neste experimento, utilizamos o diodo de contato de ponta do tipo Metal-Isolante-Metal ( MIM) como elemento misturador e gerador de harmônicos. Após checar o sistema experimental realizamos medidas de novas frequências na faixa de 600 GHz a 1850 GHz. Os experimentos realizados possibilitaram informações complementares para o melhor entendimento espectroscópico de moléculas laser ativas além de capacitar o laboratório a realizar novas medidas de frequência de linhas IVL de interesse metrológico Abstract: This thesis reports the experiments carried through in the high resolution spectroscopy in Far infrared region (FIR ~ 1 -10 THz). Laser radiation in this region was generated by molecules of methanol (CH30H) and its isotopic varieties through the optical pumping. For that, we have built CO2 lasers in waveguide as optical pumping source and cavities of Fabry-Perot type as lasers FIR. We have identified new laser FIR emissions in the range of 63 mm to 2615 mm, ali characterized according to the wavelength, absorption transition offset, relative polarization and intensity and the optimum working pressure. We have also studied these emissions behaviors in the presence of uniform electric field using hybrid FIR cavity (metal-dielectric) and photoacoustic cell with electrodes. We have observed intensity increase in particular emissions (up to 6 times) for fields up to 100 V/cm followed by a drop for higher fields. This increase is explained by the Non-Linear Hanle Effect and allows to evaluate the width of homogeneous, inhomogeneous line broadening and transition saturation parameter involved. In higher fields, we have observed the emission splitting in two adjacent packages compound by Stark components. This additional information allowed to check proposed assignments. We have also obtained, for the first time in Brasil, frequency measurements of FIR laser lines through the heterodyne technique with reproducibility of 2 parts in 107. This technique consists in mixing two FIR laser lines through a non-linear element that generates a beat signal possible of being observed and measured in a spectrum analyzer. The lines have close frequencies being one previously known and the other to be determined. In this experiment, we have used the Metal-Insulator-Metal point contact diode (MIM) as harmonics generator and mixer element. After checking the experimental system we have realized new frequencies measurements in the range of 600 GHz to 1850 GHz. The experiments realized provided complementary information for a better spectroscopic understanding of active laser molecules, besides enabling the laboratory to realize new frequencies measurements of metrologic interest Doutorado Física Doutor em Ciências

Orientador: Carlos Henrique de Brito Cruz Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin Resumo: Nesta dissertação serão apresentados os resultados das experiências de espectroscopia diferencial de transmissão resolvida no tempo em amostras de vidros dopados com semicondutor de CdSSe e CdTe. No primeiro tipo de amostras estudamos as mudanças induzidas no espectro de absorção das amostras quando elas são excitadas por um pulso óptico com duração de 60 fs na região acima e abaixo do "gap". No primeiro caso, as alterações do espectro de absorção são causadas por uma não-linearidade relacionada ao efeito de preenchimento de banda e o tempo de resposta é determinado pelo tempo de recombinação dos életrons fotoexcitados. Para a excitação na região de transparência da amostra observmos que o efeito não-linear responsável pelas mudanças é o efeito Stark óptico e a sua resposta é instantânea, isto é, ela dura essencialmente enquanto a excitação está presente. Para a amostra de CdTe, que apresenta efeitos de confinamento quântico sobre os portadores fotoexcitados, observamos a ocorrência da saturação da absorção de uma região do seu espectro de absorção. O efeito correspondente a esse tipo de alteração é conhecido por "hole burning". A dinâmica de relaxação dos portadores fotoexcitados, é inicialmente dominada pela relaxação dos buracos na banda de valência. Esse processo de relaxação ocorre num intervalo de tempo menor do que 100 fs. Posteriormente, a saturação da transição 1S-1S observada se recupera totalmente em menos de 500 fs, possivelmente devido à relaxação dos portadores através de estados de armadilha associados à ligações soltas ("dangling bonds") na interface vidro-semicondutor e/ou defeitos Abstract: In this thesis the results of time resolved differential transmission spectroscopy in CdSSe and CdTe semiconductor-doped glasses are presented. In the first type of sample we have studied the induced changes in their absorption spectrum when they are excited by 60 fs optical pulses in the region below and above the gap. In the first situation, the spectral absorption changes are due to a nonlineaity related to band filling effect and the time response is determined by the photoexcited electron recombination. For excitation in the transparency region of the sample, we have observed that the nonlinear effect responsible for the changes, we have observed that the nonlinear effect responsible for the changes is the optical Stark effect and its time response is instantaneous, that is, it lasts as long as the excitation is present. For the CdTe sample, which exhibit quantum confinement effects on the photoexcited carriers, we have observed the occurrence of hole burning effects on the absorption spectrum. The relaxation dynamics of the photoexcited carriers is initially dominated by hole relaxation in the valence band. This relaxation process occurs within a time interval shorter than 100 fs. Later on, the observed bleaching of the 1S-1S transition recovers totally in less than 500 fs due to relaxation of the carriers through traps states associated to dangling bonds at the glass-semiconductor interface and/or defects Doutorado Física Doutor em Ciências