Synthesis and photoluminescence properties of erbium-doped BaF2 nanoparticles

Erbium-doped BaF2 nanoparticles were prepared from the microemulsion of cetyl trimethyl ammonium bromide (CTAB), n-butanol, n-octane and water. The X-ray diffraction (XRD) patterns were indexed to a pure BaF2 cubic phase. Transmission electron microscopy (TEM) images showed that BaF2 products were monodispersed with 15-20 nm in size at the dopant concentration of 0.06 mol%. At higher dopant concentration, there was no significant increase in particle size, but more polydispersed. Photoluminescence (PL) properties of the final products were examined. We can observe fluorescence of Er3+ around 1540 nm and with the increase of dopant concentration, the fluorescent intensity increases.

Estudo e aplicação de amplificadores ópticos para suporte a redes banda larga

Esta tese tem como foco principal a análise dos principais tipos de amplificação óptica e algumas de suas aplicações em sistemas de comunicação óptica. Para cada uma das tecnologias abordadas, procurou-se definir o estado da arte bem como identificar as oportunidades de desenvolvimento científico relacionadas. Os amplificadores para os quais foi dirigido alguma atenção neste documento foram os amplificadores em fibra dopada com Érbio (EDFA), os amplificadores a semicondutor (SOA) e os amplificadores de Raman (RA). Este trabalho iniciou-se com o estudo e análise dos EDFA’s. Dado o interesse científico e económico que estes amplificadores têm merecido, apenas poucos nichos de investigação estão ainda em aberto. Dentro destes, focá-mo-nos na análise de diferentes perfis de fibra óptica dopada de forma a conseguir uma optimização do desempenho dessas fibras como sistemas de amplificação. Considerando a fase anterior do trabalho como uma base de modelização para sistemas de amplificação com base em fibra e dopantes, evoluiu-se para amplificadores dopados mas em guias de onda (EDWA). Este tipo de amplificador tenta reduzir o volume físico destes dispositivos, mantendo as suas características principais. Para se ter uma forma de comparação de desempenho deste tipo de amplificador com os amplificadores em fibra, foram desenvolvidos modelos de caixa preta (BBM) e os seus parâmetros afinados por forma a termos uma boa modelização e posterior uso deste tipo de amplificiadores em setups de simulação mais complexos. Depois de modelizados e compreendidos os processo em amplificadores dopados, e com vista a adquirir uma visão global comparativa, foi imperativo passar pelo estudo dos processos de amplificação paramétrica de Raman. Esse tipo de amplificação, sendo inerente, ocorre em todas as bandas de propagação em fibra e é bastante flexível. Estes amplificadores foram inicialmente modelizados, e algumas de suas aplicações em redes passivas de acesso foram estudadas. Em especial uma série de requisitos, como por exemplo, a gama de comprimentos de onda sobre os quais existem amplificação e os altos débitos de perdas de inserção, nos levaram à investigação de um processo de amplificação que se ajustasse a eles, especialmente para buscar maiores capacidades de amplificação (nomeadamente longos alcances – superiores a 100 km – e altas razões de divisão – 1:512). Outro processo investigado foi a possibilidade de flexibilização dos parâmetros de comprimento de onda de ganho sem ter que mudar as caractísticas da bomba e se possível, mantendo toda a referenciação no transmissor. Este processo baseou-se na técnica de clamping de ganho já bastante estudada, mas com algumas modificações importantes, nomeadamente a nível do esquema (reflexão apenas num dos extremos) e da modelização do processo. O processo resultante foi inovador pelo recurso a espalhamentos de Rayleigh e Raman e o uso de um reflector de apenas um dos lados para obtenção de laser. Este processo foi modelizado através das equações de propagação e optimizado, tendo sido demonstrado experimentalmente e validado para diferentes tipos de fibras. Nesta linha, e dada a versatilidade do modelo desenvolvido, foi apresentada uma aplicação mais avançada para este tipo de amplificadores. Fazendo uso da sua resposta ultra rápida, foi proposto e analisado um regenerador 2R e analisada por simulação a sua gama de aplicação tendo em vista a sua aplicação sistémica. A parte final deste trabalho concentrou-se nos amplificadores a semiconductor (SOA). Para este tipo de amplificador, os esforços foram postos mais a nível de aplicação do que a nível de sua modelização. As aplicações principais para estes amplificadores foram baseadas em clamping óptico do ganho, visando a combinação de funções lógicas essenciais para a concepção de um latch óptico com base em componentes discretos. Assim, com base num chip de ganho, foi obtido uma porta lógica NOT, a qual foi caracterizada e demonstrada experimentalmente. Esta foi ainda introduzida num esquema de latching de forma a produzir um bi-estável totalmente óptico, o qual também foi demonstrado e caracterizado. Este trabalho é finalizado com uma conclusão geral relatando os subsistemas de amplificação e suas aplicacações.

Sol-Gel Erbium-Doped Silica-Hafnia Planar and Channel Waveguides

Erbium activated SiO2 -HfO2 planar waveguides, doped with Er3+ concentrations ranging from 0.01 to 4 mol%, were prepared by sol-gel method. The films were deposited on v-SiO2 and silica-on-silicon substrates using dip-coating technique. The waveguides show high densification degree, effective intermingling of the two film components, and uniform surface morphology. The waveguide deposited on silica-on-silicon substrates shows one single propagation mode at 1.5μm, with a confinement coefficient of 0.81 and an attenuation coefficient of 0.8 dB/cm at 632.8nm. Emission in the C-telecommunication band was observed at room temperature for all the samples upon continuouswave excitation at 980 nm or 514.5 nm. The shape of the emission band corresponding to the 4I13/2 → 4I15/2 transition is found to be almost independent both on erbium content and excitation wavelength, with a FWHM between 44 and 48 nm. The 4I13/2 level decay curves presented a single-exponential profile, with a lifetime ranging between 1.1 - 6.6 ms, depending on the erbium concentration. Infrared to visible upconversion luminescence upon continuous-wave excitation at 980 nm was observed for all the samples. Channel waveguide in rib configuration was obtained by etching the active film in order to have a well confined mode at 1.5 μm.

Heat Treatment and Yb-Fiber Laser Welding of a Maraging Steel

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Waveguide-saturable absorber fabricated by femtosecond pulses in YAG:Cr4+ crystal for Q-switched operation of Yb-fiber laser

A waveguide-saturable absorber with low propagation loss is fabricated by femtosecond pulses in YAG:Cr4+ crystal. Q-switch operation of a Yb fiber laser with the new saturable absorber having absorption saturation parameters similar to the bulk YAG:Cr4+ crystal is demonstrated.

Optimization of superstructured fiber bragg gratings for microwave photonic filters response

The microwave photonic responses of superstructured fiber Bragg gratings in combination with dispersive fiber are investigated theoretically and experimentally. The superstructured gratings are optimized, taking account of the spectral response of the broad-band source, Erbium-doped fiber amplifier, and optical tunable filter to achieve a filter response with sidelobe suppression of more than 60 dB. © 2004 IEEE.

Optimization of superstructured fiber Bragg gratings for microwave photonic filters response

The microwave photonic responses of superstructured fiber Bragg gratings in combination with dispersive fiber are investigated theoretically and experimentally. The superstructured gratings are optimized, taking account of the spectral response of the broad-band source, erbium-doped fiber amplifier, and optical tunable filter to achieve a filter response with sidelobe suppression of more than 60 dB.

Transversal loading sensor based on tunable beat frequency of a dual-wavelength fiber laser

Microwave signal generation by using the photonic beating from a phase-shift fiber Bragg grating (PS-FBG)-based dual-wavelength laser is proposed and experimentally demonstrated. The dual-wavelength laser is formed by a linear cavity, in which a PS-FBG is used as a dual-wavelength selective component. Transversal loading on the PS-FBG enhances the birefringence of the optical fiber and consequently makes the transmission peak of the PS-FBG splitting into two sharp transmission peaks of orthogonal polarizations. The wavelength spacing between the two transmission peaks increases with the transversal loading on the PS-FBG, thus making the polarization beating frequency increase. This property is exploited in a transversal loading sensor.

Unrepeatered transmission through ultra-long fiber laser cavities

We present a study on the potential use of ultra-longlasercavities for unrepeateredfiber communication, based on the theory of nonlinearity management. A comparison is offered between the performance of ultra-longlasers and standard bi-directional distributed amplification schemes in nonrepeated transmission. Links based on both traditional (SMF/DCF) and modern Ultrawave transmissionfibers are considered.

270-km ultralong raman fiber laser

We analyze the physical mechanisms limiting optical fiber resonator length and report on the longest ever laser cavity, reaching 270 km, which shows a clearly resolvable mode structure with a width of ~120??Hz and peak separation of ~380Hz in the radio-frequency spectrum.

Strong spectral filtering for a mode-locked similariton fiber laser

We propose a novel mode-locked fiber laser design that relies on attracting similariton solutions in fiber amplifiers with normal group-velocity dispersion and strong spectral filtering to compensate increased pulse duration and bandwidth. Stable high-energy, large-bandwidth pulses are obtained that can be linearly compressed, resulting in ultrashort pulses.

New fiber laser architecture with transform-limited nonlinear spectral compression

We numerically demonstrate a new fiber laser architecture supporting spectral compression of negatively chirped pulses in passive normally dispersive fiber. Such a process is beneficial for improving the energy efficiency of the cavity as it prevents narrow spectral filtering from being highly dissipative. The proposed laser design provides an elegant way of generating transform-limited picosecond pulses. © 2012 IEEE.

Multiwavelength fiber laser with fine adjustment, based on nonlinear polarization rotation and birefringence fiber filter

We have proposed and demonstrated a multiwavelength fiber laser based on nonlinear polarization rotation (NPR). The mechanism for stable room-temperature multiwavelength operation contributes to the ability of the intensity-dependent loss in NPR to effectively alleviate mode competition. In addition, through tuning the birefringence fiber filter, the lasing wavelength can be accurately tuned in the free spectrum range of the in-line periodic filter.

Fiber laser incorporating an intracavity micro-channel for refractive index and temperature sensing

In this letter, we present a standard linear cavity fiber laser incorporating a microchannel for refractive index (RI) and temperature sensing. The microchannel of ~6µm width created by femtosecond laser aided chemical etching provides an access to the external liquid; therefore, the laser cavity loss changes with the liquids of different RIs. Thus, at a fixed pump power, the output laser power will vary with the change of RI in the microchannel. The results show that the proposed sensing system has a linear response to both the surrounding medium RI and temperature. The RI sensitivity of the laser system is on the order of 10-3, while the temperature sensitivity is about 0.02 C. Both sensitivities could be further enhanced by employing a more sensitive photodetector and using higher pump power.