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Navegando Teses por Autor "Araújo, Maria Cecília Schineider"
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- TeseEstudo comparativo de parâmetros de desempenho na geração de pente de frequência com lasers à fibra e lasers semicondutoresAraújo, Maria Cecília Schineider (2024-08-01)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Pentes de frequência são essenciais para garantir precisão e desempenho em várias áreas, como sensoriamento e imagem. Entre os tipos disponíveis, destacam-se o laser de fibra dopada com érbio (EDFL) pela sua flexibilidade e geração de pulsos de femtosegundos, e o laser semicondutor, que é compacto (em torno de mm³) e oferece alta taxa de repetição (GHz), permitindo medidas abaixo de µs e contribuindo para reduzir tamanho, peso e consumo de energia (size, weight and power – SWaP), que é particularmente importante em aplicações móveis e em campo. Nessa tese, apresentamos a construção de duas cavidades EDFL com grafeno para atingir o regime mode-locking. A primeira cavidade com 16,7 m e taxa de repetição frep ≈ 12 MHz apresentou pulsos de 660 fs, enviados para um sistema de amplificação que aumentou a potência de 386 µW para 106,6 mW. Esse sinal amplificado tinha o objetivo de gerar o espectro supercontínuo, atingindo largura de 1150 nm e potência média de 28,5 mW, além de apresentar um pulso de 52 fs. Pulsos estreitos permitem serem usados em espectroscopia ou medição temporal com muito mais precisão. Também foi realizado o batimento entre uma componente da frequência fundamental da cavidade com um laser CW, o que gerou a frequência fopt com 13,7 dB de SNR. A segunda cavidade exibiu frequência frep = 37 MHz e frequência de batimento fopt com SNR = 20,8 dB, caracterizando crescimento de 50% e garantindo melhora na resolução das componentes do pente de frequência. Como análise comparativa, uma montagem integrada de laser sintonizável (ITLA) de semicondutor com cavidade de ~7 mm (frep = 20 GHz) teve o grafeno acrescentado na sua estrutura. A intensidade do sinal sobre o grafeno foi um parâmetro crucial na análise das configurações testadas, alcançando 770 W/cm² na cavidade de tamanho original, 630 kW/cm² com um sistema telescópio, e 2 GW/cm² na integração com sistema a fibra e uso de filtros etalons. Embora tenha atingido intensidade suficiente para saturar o grafeno, essas configurações não estabeleceram o regime mode-locking, sendo uma grande oportunidade de pesquisa que deve ser explorado, já que a técnica de pente de frequência em semicondutores possibilita revolucionar tanto com a alta precisão quanto pelo tempo de aquisição de medidas baixo.