Alternative thermal-electric polarzation process to induce and characterize second order nonlinearity in soda-lime glasses. / Processo alternativo de polarização termo-elétrica de indução e caracterização de não-linearidade de segunda ordem em vidros soda-lime

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2009

RESUMO

Materiais amorfos apresentam simetria de inversão macroscópica e, como conseqüência, as nãolinearidades ópticas de ordem par são nulas. A necessidade tecnológica de que meios vítreos apresentem não-linearidade de segunda ordem ( χ(2) ), visando principalmente o desenvolvimento de dispositivos fotônicos, fortalece a busca por técnicas para a sua indução. Dentre estas, o processo termo-elétrico de polarização tem sido muito investigado devido, principalmente a sua simplicidade experimental e a reprodutibilidade dos resultados. Neste trabalho as investigações são dedicadas à dinâmica do processo termo-elétrico em vidros soda-lime visando identificar as principais contribuições para a estabilidade da não-linearidade induzida. Inicialmente foram verificadas as principais contribuições à corrente elétrica induzida. Durante as polarizações observou-se emissão de eletroluminescência. Mostrou-se que esta é devido ao deslocamento dos íons de cálcio e possíveis ionizações do ar fora da amostra. Usando um modelo simplificado de condução iônica determinou-se duas energias de ativação: ~0,60 e ~3,8eV. A primeira, determinada a partir da corrente elétrica induzida, foi atribuída à condução dos íons de sódio; enquanto a segunda, determinada pela eletroluminescência, aos íons de cálcio. Apesar de pequena contribuição na corrente elétrica induzida, os íons de cálcio, devido ao baixo coeficiente de difusão, foram identificados como os responsáveis pela possibilidade de indução de χ(2) estável em vidros soda-lime. Baseado nessas evidências foi utilizado um procedimento alternativo de polarização controlando do fluxo de corrente induzida que permitiu a indução de χ(2) estável. Este efeito pôde ser comprovado existir 12 meses após o processo de polarização, mesmo com redução de ~50% do valor inicial. Observou-se que a eficiência na geração de segundo harmônico pôde ser aumentada em até 3 vezes quando as amostras polarizadas foram bombeadas continuamente com laser Nd-YAG operando no regime QSML. Através de procedimento com tensão elétrica aplicada modulada foi identificada a origem da tensão elétrica de limiar como sendo devido à diferença de mobilidade entre os íons de sódio e cálcio.

ASSUNTO(S)

poling glasses vidros fisica geral poling geração de segundo harmônico second harmonic generation polarização termoelétrica thermal electric field poling

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