Investigação do efeito de refrigeração óptica em vidros dopados com itérbio pelo método de lente térmica

Abstract

Resumo: Neste trabalho, realizamos uma análise acerca do efeito de refrigeração óptica em sólidos vítreos, sendo um efeito que pode ser obtido para algumas matrizes dopadas com íons luminescentes. Utilizamos como ferramenta de pesquisa a técnica de Lente Térmica (LT) para investigar a possível presença do efeito de refrigeração óptica em matrizes vitreas dopadas com Itérbio, além de caracterizar parâmetros fundamentais para materiais emissores com o intuito de aplicação em fotônica, sendo esses, parâmetros térmicos, ópticos e espectroscópicos. A investigação foi realizada para duas matrizes vítreas, a aluminossilicato de cálcio com baixa concentração de sílica (LSCAS) e o telureto (TLZ), dopadas com diferentes concentrações de Yb3t, no intuito de analisar o sinal de LT obtido variando o comprimento de onda do laser de excitação para cada amostra, dentro da banda de absorção do Yb't. Desse modo, visando constatar se as amostra analisadas são viáveis ao efeito de refrigeração óptica, buscamos obter principalmente a eficiência quântica de luminescência n, visto que uma eficiência tão próxima quanto possível da unidade garante uma maior possibilidade de obtenção do resfriamento óptico. Embora as amostras analisadas apresentem uma taxa de relaxação não radiativa bastante pequena (menores que 15%), além de uma eficiência quântica de luminescência bastante próxima da unidade (entre 0,90 e 0,99), nenhuma das amostras testadas apresentou qualquer sinal de um possível resfriamento. No entanto, ainda existe a possibilidade de haver algum resfriamento para as matrizes de LSCAS e TLZ, talvez para concentrações diferentes de seus componentes, para dopagens menores de Yb2Oz ou talvez para amostras que apresentem um maior grau de pureza.

Abstract: In this work, we performed an analysis about the effect of optical cooling in glassy solids, an effect that can be obtained for some matrices doped with luminescent ions. We used the Thermal Lens (LT) technique as a research tool to investigate the possible presence of the optical cooling effect in ytterbium-doped vitreous matrices, in addition to characterizing fundamental parameters for emitting materials with the intention of application in photonics, these being parameters thermal, optical and spectroscopic. The investigation was carried out for two vitreous matrices, calcium aluminum silicate with low concentration of silica (LSCAS) and tellurite (TLZ), doped with different concentrations of Yb3+ , in order to analyze the LT signal obtained by varying the excitation laser wavelength for each sample, within the absorption band of Ybt. Thus, in order to verify whether the analyzed samples are viable for the effect of optical cooling, we mainly sought to obtain the quantum luminescence efficiency n, since an efficiency as close as possible to unity guarantees a greater possibility of obtaining cooling op-tical. Although the analyzed samples show a very small non-radiative relaxation rate (less than 15%), in addition to a quantum luminescence efficiency very close to unity (between 0.90 and 0.99), none of the tested samples showed any signal of possible co-oling. However, there is still the possibility of some cooling for the LSCAS and TLZ matrices, perhaps for different concentrations of their components, for lower Yb203 doping or perhaps for samples that have a higher degree of purity.