Study of thermal and electronic contribution to the refractive index variation of materials doped with ions emiters

Neste trabalho estudamos as propriedades térmicas e óticas de íons emissores usando as técnicas de lente térmica e z-scan, resolvidas no tempo. Foram obtidos o espectro fototérmico de lente térmica de amostras dopadas com Yb3+ e diversos outros parâmetros fototérmicos. Foi também realizado um estudo dos efeitos da saturação da não linearidade ótica sobre a determinação das propriedades eletrônicas em sólidos dopados com Cr3+, utilizando a técnica de z-scan. A seguir a mesma técnica foi aplicada na obtenção do parâmetro de upconversion em materiais dopados com Nd3+ e Cr3+ (com excitação ressonante e não ressonante ao nível laser emissor). Empregando a integral de difração foram investigados os efeitos do processo de upconversion Auger sobre a refração não linear. Os resultados experimentais e numéricos mostraram uma excelente concordância. Também foi investigado o comportamento temporal da população do nível emissor na fase de excitação, demonstrando assim uma forma alternativa de obter o parâmetro de upconversion. Finalmente, usando a técnica de z-scan obtivemos a forma de linha da não linearidade ótica de uma amostra dopada com Yb3+ onde demonstramos que a contribuição mais importante para a não linearidade do íon advém de transições no UV, mesmo estando o íon sob excitação ressonante ao nível emissor.In this work we have studied the thermal and optical properties of emitters ions by using the thermal lens and z-scan time resolved techniques. It was obtained the thermal lens photothermal spectra of Yb3+ doped samples, and several other photothermal parameters. Also, it was done a study on the optical nonlinearity saturation effects over the determination of the optical properties in Cr3+ doped solids, using the z-scan technique. In the sequence the same technique was used in order to obtain the upconversion parameter in Nd3+ and Cr3+ doped materials (with excitation resonant and non resonant to the emitter level). Employing the diffraction integral, the effects of Auger upconversion process on the nonlinear refraction were investigated. The experimental and numerical results agree very well. It was also investigated the temporal behavior of the emitter level population during the excitation process, showing an alternative way to obtain the upconvertion parameter. Finally, by using the z-scan technique we have obtained the optical nonlinear lineshape of a Yb3+ doped sample, and demonstrated that the major contribution to the optical non linearity arises from the UV transitions, even when the emitter level of the ion is under resonant excitation