Continuous-wave and passively Q-switched solid-state microchip lasers in the near-infrared

Aquest treball tracta de la caracterització de làsers compactes d'estat sòlid, amb un primer enfocament, l'estudi del concepte microxip aplicat al làser en diversos hostes cristal·lins dopats amb terres rares. Es reporta els resultats sobre l'estudi de l'efecte de thermal lens, necessari per a l'obtenció de làser amb aquesta configuració, així com pel funcionament làser amb continu i polsat utilitzant la tècnica Q-switch. En els experiments, el concepte microxip es defineix com una cavitat làser quasi monolítica. Aquest concepte s'estudia per a diferents emissions de làser a ~1.06 m d'ions Yb3+ i Nd3+, a ~1,3 m de Nd3+, a ~1,95 m de Tm3+ hi ha ~2.05 m del Ho3+. En el règim d'ona contínua s'examina detalladament per als ions de lantànids trivalents esmentats en diversos hostes cristal·lins amb l'objectiu de comparar el potencial de cada material. En aquest treball, es demostren eficiències molt properes al límit teòric. D'altra banda, també es presenten làsers polsats d'estat sòlid amb la configuració microxip amb diversos absorbidors saturables. Amb aquest propòsit, s'utilitzen com a absorbidors saturables nous nanomaterials com el MoS2, nanoestructures de carboni (SWCNT, el grafè d'una i de diverses capes) i un SESA. A més, el més convencional Cr:YAG (~1.06 m) i el Cr:ZnS (~1.9 m) s'examinen per comparar els seus rendiments.Este trabajo trata de la caracterización de láseres compactos de estado sólido, con primer enfoque, el estudio del concepto microchip aplicado al láser en varios huéspedes cristalinos dopados con tierras raras. Se reporta los resultados sobre el estudio del efecto de la thermal lens, necesario para la obtención de láser con esta configuración, así como para el funcionamiento láser en continuo y pulsado utilizando la técnica Q-switch. En los experimentos, el concepto microchip se define como una cavidad láser casi monolítica. Este concepto se estudia para diferentes emisiones de láser a ~1.06 m de los iones Yb3+ y Nd3+, a ~1,3 m de Nd3+, a ~1,95 m de Tm3+ hay ~2.05 m del ion Ho3+. En régimen de onda continua se examina detalladamente para los iones de lantánidos trivalentes mencionados en varios huéspedes cristalinos con el objetivo de comparar el potencial de cada material. En este trabajo, se demuestran eficiencias muy cercanas al límite teórico. Por otra parte, también se presentan láseres pulsados de estado sólido con la configuración microchip con varios absorbedores saturables. Con este propósito, se utilizan como absorbedores saturables nuevos nanomateriales como el MoS2, nano-estructuras de carbono (SWCNT, el grafeno de una y de varias capas) y un SESA. Además, el más convencional Cr:YAG (~1.06 m) y el Cr:ZnS (~1.9 m) se examinan para comparar sus rendimientosThis work deals with the characterization of compact solid state lasers, as a first approach to the study of the microchip laser concept applied to several rare earth-doped crystalline hosts. The results on the study of the thermal lens, required for the microchip laser operation as well as the continuous wave and passive Q-switched laser operation in microchip configuration are reported. In the experiments, the microchip concept is defined as a quasi-monolithic laser cavity. Such a concept is studied for different laser emissions at ~1.06 μm from Yb3+ and Nd3+ ions, at ~1.3 μm from Nd3+, at ~1.95 μm from Tm3+ and at ~2.05 μm from Ho3+. The continuous wave regime is examined in detail for the above mentioned trivalent lanthanide ions embedded in several crystalline hosts with the aim to compare the potential of each gain material. Slope efficiencies very close to the theoretical limit are demonstrated in this work. On the other hand, microchip solid state lasers passively Q-switched with several saturable absorbers are also presented. For this purpose, novel nanomaterials such as MoS2, carbon nanostructures (SWCNTs, single- and multilayer graphene) and a SESA are used as saturable absorbers. Besides, the most conventional Cr:YAG (~1.06 μm) and Cr:ZnS (~1.9 μm) are examined to compare their performance

Propiedades ópticas y de transporte en óxidos ternarios con defectos estructurales

En esta tesis se presenta el estudio de las propiedades ópticas y de transporte electrónico en óxidos binarios y ternarios fundamentalmente relacionados con la familia granate – ilmenita – perovskita. En la primera parte se presenta el estudio de los defectos y la caracterización microestructural y espectroscópica del Er3+ como impureza en tres óxidos cerámicos de composición litio, niobio y lantano con diferentes estructuras. Las tres estructuras presentadas son granate (Li5La3Nb2O12), perovskita doble (La2LiNbO6) y weberita (La3NbO7). La presencia de lantano en las estructuras permite la introducción de pequeñas cantidades de erbio mediante desplazamiento iónico. El erbio como impureza en la matriz posee excelentes propiedades espectroscópicas ya que tiene numerosas bandas de luminiscencia tanto en la zona visible (verde y rojo) como en la zona infrarroja, emitiendo en 2 de las 3 ventanas biológicas (850 nm y 1500 nm). Además, este ion es capaz de convertir luz infrarroja en luz visible mediante fenómenos de “up-conversion”. Las muestras se sintetizaron siguiendo la ruta cerámica convencional a partir de óxidos de alta pureza mezclados en cantidades estequiométricas. En todas las estructuras se preparó una serie de muestras con contenidos crecientes de erbio con el fin de estudiar el límite de solubilidad de la impureza en la estructura y encontrar la concentración óptima en cuanto a las propiedades luminiscentes...Programa Oficial de Doctorado en Ciencia e Ingeniería de Materiales por la Universidad Carlos III de MadridPresidente: Ángel García Cabañes.- Secretario: Ángel Muñoz Castellanos.- Vocal: María de la O Ramírez Herrer