Aperiodic structures in optics and integrated optics and the transverse Bragg reflector laser

The first part of this work describes the uses of aperiodic structures in optics and integrated optics. In particular, devices are designed, fabricated, tested and analyzed which make use of a chirped grating corrugation on the surface of a dielectric waveguide. These structures can be used as input-output couplers, multiplexers and demultiplexers, and broad band filters.

Next, a theoretical analysis is made of the effects of a random statistical variation in the thicknesses of layers in a dielectric mirror on its reflectivity properties. Unlike the intentional aperiodicity introduced in the chirped gratings, the aperiodicity in the Bragg reflector mirrors is unintentional and is present to some extent in all devices made. The analysis involved in studying these problems relies heavily on the coupled mode formalism. The results are compared with computer experiments, as well as tests of actual mirrors.

The second part of this work describes a novel method for confining light in the transverse direction in an injection laser. These so-called transverse Bragg reflector lasers confine light normal to the junction plane in the active region, through reflection from an adjacent layered medium. Thus, in principle, it is possible to guide light in a dielectric layer whose index is lower than that of the surrounding material. The design, theory and testing of these diode lasers are discussed.

Nonlinear dynamics of negatively refracted light in a resonantly absorbing Bragg reflector

The evolution of nonlinear light fields traveling inside a resonantly absorbing Bragg reflector is studied by use of Maxwell-Bloch equations. Numerical results show that a pulse initially resembling a light bullet may effectively experience negative refraction and anomalous dispersion in the resonantly absorbing Bragg reflector. (c) 2007 Optical Society of America.

Influência do sistema de cimentação e do modo de ativação na resistência ao push-out de pinos de fibra de vidro

O objetivo deste estudo foi avaliar a influência do tipo de sistema de cimentação (condicionamento ácido total ou autoadesivo), do modo de ativação (autoativado ou dual), do terço do conduto radicular (cervical, médio ou apical) e da espessura do filme de cimento sobre a resistência de união de pinos de fibra de vidro cimentados em dentes humanos. Quarenta raízes foram incluídas em resina epóxi, submetidas a tratamento endodôntico e obturadas com guta percha e cimento endodôntico sem eugenol. Decorridos sete dias, os condutos foram preparados a uma profundidade de 10mm com brocas padronizadas do sistema dos pinos de fibra (WhitePost DC #2) e aleatoriamente divididos em 4 grupos, conforme o sistema de cimentação e o modo de ativação: (G1) RelyX ARC/Adper Scotchbond Multi-Purpose Plus (condicionamento ácido total), ativação dual, (G2) RelyX ARC/Adper Scotchbond Multi-Purpose Plus, autoativado, (G3) RelyX U100 (autoadesivo), dual e (G4) RelyX U100, autoativado. Após uma semana, cada raiz foi seccionada em máquina de corte, originando 6 fatias de 1 mm de espessura (n=60). Antes do ensaio de push-out cada fatia foi fotografada em ambas as faces, para determinação do raio dos pinos e da espessura do filme de cimento. Após o ensaio mecânico, novas imagens foram capturadas para determinação do modo de falha. Para automatizar a determinação da espessura de cimento, foi desenvolvida uma macro no software KS 400. Os dados foram estatisticamente analisados com ANOVA 3 fatores (resistência de união) e teste de Kruskall-Wallis (espessura do cimento). Comparações múltiplas foram realizadas com o teste Student-Newman-Keuls. Análise de regressão, modelo linear, foi empregada para verificar a correlação entre espessura do cimento e resistência de união. Todos os testes foram aplicados com α = 0,05. O fator cimento exerceu influência significativa para a resistência de união (p = 0,0402): o RelyX U100 apresentou a maior média. A ativação dual elevou os valores de resistência de união em comparação ao modo quimicamente ativado (p < 0,0001). Houve diferenças significantes entre os grupos, sendo G1 (22,4 4,0 MPa) > G3 (20,4 3,6 MPa) > G4 (17,8 5,2 MPa) > G2 (13,5 4,3 MPa). O terço do conduto não exerceu influência significativa sobre a resistência adesiva (p = 0,4749). As espessuras dos filmes de cimento foram estatisticamente diferentes nos diferentes terços: cervical (102 45 m) > médio (75 29 m) > apical (52 28m). Não foi observada forte correlação entre os valores de espessura e os de resistência ao push-out (r = - 0,2016, p = 0,0033). O tipo de falha predominante foi a mista, exceto para o G2, que apresentou 74% das falhas na interface cimento-pino. Dessa forma, o cimento autoadesivo apresentou melhor desempenho que o convencional, e ambos os sistemas duais, sobretudo o RelyX ARC, apresentaram dependência da fotoativação para atingirem maiores valores de resistência de união.

Influência da associação de catalisadores químicos na cimentação de pinos pré-fabricados de fibra de vidro

O objetivo deste estudo foi avaliar a Influência da associação de catalisadores químicos junto a diferentes sistemas adesivos autocondicionantes e cimentos resinosos de dupla polimerização, na cimentação de pinos pré-fabricados de fibra de vidro, quanto a sua resistência ao cisalhamento por extrusão - push out, seu grau de conversão e nanoinfiltração. Foram utilizadas trinta raízes bovinas extraídas, que tiveram seus canais obturados com guta-percha termoplastificada, divididas em três grupos: G1 - Adper SE Plus /Rely X ARC; G2- Adper SE Plus / Catalisador Scotchbond + Rely X ARC ; G3- Clearfil SE Bond / ED Primer + Panavia F. Após a cimentação dos pinos foram obtidas fatias das raízes, com 1mm de espessura, dos terços cervical (C), médio (M) e apical (A). O ensaio de resistência ao cisalhamento por extrusão foi realizado em máquina de ensaio universal EMIC D500 com carga de 100KN à velocidade de 1,0 mm/min, até o deslocamento do pino. Os dados obtidos no ensaio foram tabulados e submetidos à análise estatística. A análise de variância a dois critérios mostrou que apenas os fatores grupo e profundidade foram significativos, não sendo significativa a sua interação. O resultado do teste de Tukey (ρ≥0,05), para o fator grupo, mostrou que a menor média de resistência ao cisalhamento por extrusão foi obtida pelo grupo 3, que apresentou diferença estatística significativa para os grupos 1 e 2 que não diferiram entre si. Para o fator Profundidade a maior média foi obtida no terço cervical que apresentou diferença estatística significativa para os terços médio e apical que não diferiram entre si: A análise do grau de conversão foi feita após vinte e quatro horas e os fatores estudados foram os cimentos resinosos Panavia F e Rely X ARC e os catalisadores químicos ED Primer e Catalisador Scotchbond, na forma incorporada ou aplicada superficialmente aos cimentos, formando 10 grupos experimentais. Para o grau de conversão, o teste de Tukey mostrou que o catalisador químico não aumentou o grau de conversão do RelyX ARC, já para o Panavia F, este aumentou significativamente seu grau de conversão. Quanto a análise em MEV da nanoinfiltração para o fator grupo, o resultado do teste de Tukey (ρ≥0,05) mostrou que a maior média foi obtida pelo grupo 3 que apresentou diferença estatística significativa para os grupos 1 e 2, que não diferiram entre si. Para o fator Profundidade a maior média foi obtida no terço apical que apresentou diferença estatística significativa para o terço cervical, que não diferiu do terço médio. Conclusões: 1- A associação de catalisadores químicos não aumentou a resistência ao cisalhamento por extrusão dos pinos de fibra de vidro. 2- O cimento Panavia F é dependente de catalisador aumentar o grau de conversão. 3- A associação de catalisadores químicos não foi capaz de alterar o padrão da camada híbrida, representado pela nanoinfiltração. 4- A nanoinfiltração está associada inversamente ao grau de conversão dos sistemas de cimentação, o que contribui negativamente para a resistência adesiva de pinos de fibra de vidro.

Análise comparativa in vivo da detecção de lesões de cárie oclusal e proximal por meio de exame visual (ICDAS), exame radiográfico e transiluminação por fibra ótica (FOTI)

O objetivo do presente trabalho foi avaliar in vivo a detecção de cárie através do exame visual ICDAS, transiluminação por fibra ótica combinado ao ICDAS e exame radiográfico. Um total de 2.279 superfícies proximais e cicatrículas e fissuras em incisivos superiores, pré-molares e molares permanentes e 272 superfícies em molares decíduos em72 escolares (8 a 18 anos) foram avaliadas por um examinador treinado. Os sete escores para detecção de cárie primária do sistema visual ICDAS foram aplicados. Dois equipamentos de transiluminação por fibra ótica foram avaliados: FOTI Schott (SCH), com ponta de fibra ótica com 0,5mm de diâmetro, e FOTI Microlux (MIC), com diâmetro da ponta 3 mm. Durante o exame combinado FOTI/ICDAS, a fibra ótica era utilizada tanto para iluminar quanto para transiluminar a superfície sob avaliação. O exame radiográfico (RX) consistiu de radiografias interproximais posteriores e periapicais anteriores. Os exames foram realizados em consultório odontológico após escovação supervisionada. No primeiro dia de exame, o exame visual utilizando o ICDAS era realizado e em seguida, o exame combinado ao MIC ou SCH. Logo após era realizado o exame radiográfico. Após uma semana, novamente o ICDAS era realizado, e em seguida o exame combinado com o equipamento de FOTI não utilizado na semana anterior. Os exames foram repetidos em 10 pacientes após intervalo mínimo de uma semana para avaliação da reprodutibilidade intra-examinador, a qual apresentou valores de 0,95 (ICDAS), 0,94 (MIC), 0,95 (SCH) e 0,99 (RX) pelo kappa ponderado. Em cicatrículas e fissuras de permanentes, o RX julgou que um número maior de superfícies apresentava lesão em dentina (53) do que os outros métodos (34 a 36); porém não detectou nenhuma lesão em esmalte, as quais foram identificadas pelo ICDAS (94), SCH (107) e MIC (91). Em proximais permanentes, a transiluminação por fibra ótica identificou maior número de proximais como lesão em esmalte - 150 (SCH) e 139 (MIC) - do que o exame visual (106), enquanto o RX identificou somente 43. Em oclusais de decíduos, os quatro métodos julgaram um número aproximadamente similar de superfícies sem lesão (52 a 59) ou com lesão em dentina (21 a 26), assim como para lesões proximais em dentina (31 a 36). Entretanto um número reduzido de lesões proximais decíduas em esmalte foi julgado pelo exame radiográfico (3) em comparação com os outros métodos (15 a 16). Em decíduos, o ICDAS e o FOTI combinado ao exame visual julgaram maior número de lesões proximais em esmalte que o exame radiográfico, sendo que número similar de lesões em dentina foram classificadas pelos quatro métodos em oclusais e proximais de molares decíduos. Em cicatrículas e fissuras de permanentes, tanto o exame visual ICDAS quanto sua combinação aos dois equipamentos de transiluminação apresentaram maior similaridade de superfícies julgadas como lesão em esmalte ou como lesão em dentina, enquanto o exame radiográfico classificou mais superfícies como lesão em dentina e nenhuma como lesão em esmalte. A adição da transiluminação por fibra ótica ao exame visual aumentou em um terço a detecção das lesões cariosas proximais julgadas em dentina pelo ICDAS isoladamente e aproximadamente quadruplicou o número daquelas assim classificadas pela avaliação radiográfica em permanentes.

Avaliação da biodegradabilidade de compósitos à base de poliéster e amido com fibra de coco verde

Os materiais poliméricos tem sido uma das causas dos problemas ambientais discutidos em todo mundo nos últimos tempos. Como uma das soluções para esse problema, estão os polímeros biodegradáveis que são materiais que se degradam pela ação de microorganismos. Uma Indústria sediada no Brasil lançou recentemente um poliéster biodegradável que surge boa alternativa para o crescimento no mercado dos polímeros biodegradáveis, principalmente por possuir em sua composição matéria prima de fonte renovável. Neste trabalho foram preparados compósitos com matriz de poliéster biodegradável e fibra de coco verde com e sem modificação química por acetilação em misturador interno Haake. Foi estudada a biodegradabilidade em solo simulado do polímero puro e de seus compósitos e foram avaliadas as propriedades térmicas, morfológicas e mecânicas do polímero puro e de alguns de seus compósitos. O teste de biodegradabilidade foi feito pelo enterro das amostras em solo simulado por períodos distintos, variando de duas a dezessete semanas, seguindo a Norma ASTM G 160 03. Após cada período de teste, as amostras foram retiradas do solo e analisadas por microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise termogravimétrica (TGA), calorimetria diferencial de varredura (DSC), espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) e análise mecânica de tração. Os resultados obtidos indicaram que tanto o polímero puro quanto os seus compósitos sofreram biodegradação, a presença da fibra apenas atrasa o processo de biodegradação, as fibras de coco tiveram uma boa afinidade com a matriz polimérica, a incorporação de 5% fibra de coco na matriz torna o compósito mais rígido e a incorporação da fibra e o processo de biodegradação alteram as características da fase cristalina no material polimérico.

Fiber Bragg grating temperature sensor for multiplexed measurement with high resolution

A novel fiber Bragg grating temperature sensor is proposed and experimentally demonstrated with a long-period grating as a linear response edge filter to convert wavelength into intensity-encoded information for interrogation. The sensor is embedded into an aluminum substrate with a larger coefficient of thermal expansion to enhance its temperature sensitivity. A large dynamic range of 110 degreesC and a high resolution of 0.02 degreesC are obtained in the experiments. The technique can be used for multiplexed measurements with one broadband source and one long-period grating, and therefore is low Cost. (C) 2004 Society of PhotoOptical Instrumentation Engineers.

1.55-mu m InGaAs/InGaAlAs MQW vertical-cavity surface-emitting lasers with InGaAlAs/InP distributed Bragg reflectors

High-performance InGaAs/InGaAlAs multiple-quantum-well vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs) with lnGaAlAs/InP distributed Bragg reflectors are proposed for operation at the wavelength of 1.55 mum. The lasers have good heat diffusion characteristic, large index contrast in DBRs, and weak temperature sensitivity. They could be fabricated either by metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) or by molecular beam epitaxy (MBE) growth. The laser light-current characteristics indicate that a suitable reflectivity of the DBR on the light output side in a laser makes its output power increase greatly and its lasing threshold current reduce significantly, and that a small VCSEL could output the power around its maximum for the output mirror at the reflectivity varying in a broader range than a large VCSEL does. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Morfologia e biodegradação de compósitos de poli(ε-caprolactona) com fibra de coco verde

Neste trabalho foram analisadas a morfologia e a biodegradação de compósitos de poli(ε-caprolactona) com fibras provenientes da casca de coco verde. Parte destas fibras foi submetida à modificação química por meio da reação de acetilação. A avaliação da morfologia foi realizada nas amostras de poli(ε-caprolactona) puro e seus compósitos antes e após o teste de biodegradação. O teste de biodegradação foi feito pelo enterro das amostras em solo simulado por períodos distintos, variando de vinte a trinta semanas, seguindo a Norma ASTM G 160 03. Após cada período de teste, as amostras foram retiradas do solo e analisadas por microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (AFM), calorimetria diferencial de varredura (DSC), difratômetro de raios X (DRX) e ressonância magnética nuclear (RMN) de baixo campo no estado sólido. Pelas análises, foram verificados perda de massa, alteração morfológica da superfície e variação no percentual de cristalinidade das amostras. O PCL e os compósitos sofreram biodegradabilidade e a presença das fibras retarda ligeiramente esse processo

Anisotropic Bragg diffraction of finite-sized volume holographic grating in photorefractive crystals

Anisotropic diffraction of uniform plane wave by finite-sized volume holographic grating in photorefractive crystals is considered. It is found that the anisotropic diffraction can take place when some special conditions are satisfied. The diffracted image is obtained in experiment for the anisotropic Bragg diffraction in Fe:LiNbO3 crystals. A coupled wave analysis is presented to study the properties of anisotropic diffraction. An analytical integral solution for the amplitudes of the diffracted beams is submitted. A trade off between high diffraction efficiency and the deterioration of reconstruction fidelity is analyzed. Numerical evaluations also show that the finite-sized anisotropic volume grating exhibits strong angular and wavelength selectivity. All the results are useful for the optimizing design of VHOE based on finite-sized volume grating structures. (c) 2006 Elsevier GmbH. All rights reserved.

Optical generaton of millimeter-wave pulses using a fiber Bragg grating in a fiber-optics system

A scheme is proposed to transform an optical pulse into a millimeter-wave frequency modulation pulse by using a weak fiber Bragg grating (FBG) in a fiber-optics system. The Fourier transformation method is used to obtain the required spectrum response function of the FBG for the Gaussian pulse, soliton pulse, and Lorenz shape pulse. On the condition of the first-order Born approximation of the weak fiber grating, the relation of the refractive index distribution and the spectrum response function of the FBG satisfies the Fourier transformation, and the corresponding refractive index distribution forms are obtained for single-frequency modulation and linear-frequency modulation millimeter-wave pulse generation. The performances of the designed fiber gratings are also studied by a numerical simulation method for a supershort pulse transmission. (c) 2007 Optical Society of America.

A novel fiber Bragg grating high-temperature sensor

A novel fiber Bragg grating (FBG) sensor for the measurement of high temperature is proposed and experimentally demonstrated. The interrogation system of the sensor system is simple, low cost but effective. The sensor head is comprised of one FBG and two metal rods. The lengths of the rods are different from each other. The coefficients of thermal expansion of the rods are also different from each other. The FBG will be strained by the sensor head when the temperature to be measured changes. The temperature is measured basis of the wavelength shifts of the FBG induced by strain. A dynamic range of 0-800 degrees C and a resolution of 1 degrees C have been obtained by the sensor system. The experiment results agree with theoretical analyses. (c) 2007 Elsevier GmbH. All rights reserved.

Beam splitting of low-contrast binary gratings under second Bragg angle incidence

Beam splitting of low-contrast rectangular gratings under second Bragg angle incidence is studied. The grating period is between lambda and 2 lambda. The diffraction behaviors of the three transmitted propagating orders are illustrated by analyzing the first three propagating grating modes. From a simplified modal approach, the design conditions of gratings as a high-efficiency element with most of its energy concentrated in the -2nd transmitted order (similar to 90%) and of gratings as a 1 x 2 beam splitter with a total efficiency over 90% are derived. The grating parameters for achieving exactly the splitting pattern by use of rigorous coupled-wave analysis verified the design method. A 1 x 3 beam splitter is also demonstrated. Moreover, the polarization-dependent diffraction behaviors are investigated, which suggest the possibility of designing polarization-selective elements under such a configuration. The proposed concept of using the second Bragg angle should be helpful for developing new grating-based devices. (C) 2008 Optical Society of America.

Bragg diffraction of multilayer volume holographic gratings under ultrashort laser pulse readout

The multilayer coupled wave theory is extended to systematically investigate the diffraction properties of multilayer volume holographic gratings (MVHGs) under ultrashort laser pulse readout. Solutions for the diffracted and transmitted intensities, diffraction efficiency, and the grating bandwidth are obtained in transmission MVHGs. It is shown that the diffraction characteristics depend not only on the input pulse duration but also on the number and thickness of grating layers and the gaps between holographic layers. This analysis can be implemented as a useful tool to aid with the design of multilayer volume grating-based devices employed in optical communications, pulse shaping, and processing. (C) 2008 Optical Society of America