Resumen de Procesos no lineales múltiples en ferroeléctricos micro-estructurados
Las principales conclusiones obtenidas durante la realización de este trabajo se pueden resumir en los siguientes puntos: ¿ LiNbO3 Fabricación de estructuras bidimensionales de dominios ferroeléctricos alternos ¿ Se han fabricado estructuras bidimensionales de dominios ferroeléctricos en cristales puros y dopados (Nd3+ e Yb3+) de LiNbO3 empleando la técnica de escritura directa por haz de electrones. Dichos arreglos bidimensionales se han obtenido de manera controlada en áreas de gran extensión (0.5x05 mm2) y en configuración volumétrica (espesores ~0.5 mm), alcanzando altos factores de llenado y un reducido tamaño de dominio (~1 ¿m), lo que permite su utilización directa en aplicaciones fotónicas. De igual forma se han obtenido dominios submicrométricos en pequeñas regiones espaciales.
¿ Se ha analizado la influencia del voltaje y la densidad de carga en el tamaño y la forma final de los dominios ferroeléctrico en cristales de LiNbO3. Asimismo, se ha evaluado el efecto que tienen los dominios adyacentes en la inversión de la polarización espontánea, y se han demostrado interacciones entre dominios ferroeléctricos distanciados espacialmente en el rango de los micrómetros.
Capítulo 10 220 ¿ El mecanismo responsable de la formación de dominios a través de la técnica de escritura directa por haz de electrones se ha explicado en términos de la minimización de la energía libre utilizando un modelo basado en la ruptura ferroeléctrica.
¿ La calidad de las estructuras fabricadas se ha analizado mediante tres técnicas independientes y complementarias: espectroscopía Raman, micro-luminiscencia y generación de segundo armónico, en geometría confocal y con resolución a escala micrométrica. Mediante este estudio se ha confirmado que la técnica de inversión no altera la estructura cristalina del LiNbO3, ni las propiedades ópticas de los iones Yb3+ en dicha matriz.
Hetero-estructuras en forma de micro-anillos ¿ Se han fabricado hetero-estructuras circulares ópticamente activas formando arreglos ordenados bidimensionales en un sustrato de LiNbO3:Yb3+. Las hetero-estructuras constan de tres materiales diferenciados espacialmente: un cristal de LiNbO3:Yb3+ que se emplea como sustrato donde fabricar micro-cavidades, nanopartículas de CaTiO3:Er3+ incorporadas en las cavidades, y un micro-anillo de CaNb2O6 que se origina como resultado de la reacción química a altas temperaturas entre el LiNbO3 y las nanopartículas de CaTiO3.
¿ Se ha demostrado la activación óptica de las hetero-estructuras, mostrando emisiones luminiscentes separadas espacialmente en el rango del micrómetro, así como la incorporación de iones luminiscentes de Er3+ e Yb3+ en las micro-estructuras anulares de CaNb2O6. Asimismo, se han demostrado fenómenos de transferencia de energía entre ambos iones confinados espacialmente en estructuras anulares con dimensiones micrométricas.
Procesos no lineales de conversión de frecuencias ¿ Se ha demostrado la posibilidad de emplear las imágenes de campo lejano de los haces de segundo armónico generados mediante procesos tipo Cerenkov para extraer información sobre la simetría y la estructura cristalina del material, así como para revelar cambios en el signo de los ejes cristalográficos.
Conclusiones 221 ¿ Se ha demostrado por vez primera la generación de harmónicos desde segundo hasta quinto orden de manera simultánea y sintonizable (en el rango espectral 1200-2400 nm) en forma de haces cónicos mediante distintos procesos de cuasi-ajuste de fases en estructuras 2D de dominios ferroeléctricos. La generación de armónicos de alto orden se produce tras varios procesos encadenados vía interacciones no lineales en cascada.
¿ Se han determinado las propiedades de polarización de los distintos armónicos, y se ha demostrado la posibilidad de obtener de manera simultánea, y para una longitud de onda fija, haces cónicos concéntricos con una dispersión angular de hasta 50º.
¿ Se ha demostrado por primera vez generación simultánea de segundo y tercer armónico mediante procesos de difracción Bragg no lineal en una estructura no lineal bidimensional.
¿ SBN ¿ Se ha demostrado la generación simultánea de segundo armónico mediante tres procesos paramétricos concurrentes con diferentes estados de polarización en estructuras de dominios aperiódicas en SBN.
¿ Se ha demostrado que las ondas extraordinarias de SHG obtenidas a través de los distintos procesos interaccionan coherentemente entre sí.
¿ Se han determinado los valores relativos entre los coeficientes no lineales de segundo orden (d24, d33 y d31) del SBN, y se ha confirmado que los coeficientes d33 y d31 poseen signo contrario.
¿ Se ha demostrado que los distintos procesos paramétricos de SHG pueden sintonizarse de manera continua en el rango espectral (800-1700 nm para la longitud de onda del haz fundamental).
Capítulo 10 222 ¿ BaMgF4 Fabricación de estructuras bidimensionales de dominios ferroeléctricos alternos ¿ Se han fabricado por primera vez estructuras ordenadas bidimensionales de dominios ferroeléctricos en BaMgF4 mediante la técnica de escritura directa por haz de electrones. La extensión de las estructuras se extiende hasta 0.5x0.5 mm2, los tamaños de dominio y las separaciones de los mismos son del orden de 10 ¿m.
¿ Mediante el análisis de la evolución del tamaño de los dominios en función de la carga aplicada se ha determinado que el mecanismo responsable de la inversión de los dominios es la minimización de la energía libre, tal y como ocurre para la inversión en LiNbO3.
Generación de segundo armónico tipo Cerenkov ¿ Se ha demostrado por primera vez la generación simultánea de segundo armónico en geometría cónica mediante tres procesos que involucran diferentes estados de polarización. Las características de generación de los tres procesos han sido evaluadas en función de la simetría de ¿(2) del BaMgF4.
Generación UV de tercer armónico vía ¿(3) ¿ Se ha demostrado experimentalmente la generación directa de tercer armónico en el rango espectral ultravioleta (380 nm) mediante procesos cúbicos de conversión de frecuencias.
¿ La eficiencia de conversión del procesos de generación de tercer armónico es cercana al 5%, consistiendo en la mayor eficiencia de conversión reportada para un procesos de generación de tercer armónico mediante interacciones cúbicas.
