Navegação por Autores IPEN "JIMENEZ-VILLAR, ERNESTO"

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  • IPEN-DOC 25104

    JIMENEZ-VILLAR, ERNESTO ; XAVIER, M.C.S.; WETTER, NIKLAUS U. ; MESTRE, VALDECI; MARTINS, WELITON S.; BASSO, GABRIEL F.; ERMAKOV, V.A.; MARQUES, F.C.; SA, GILBERTO F. de. Anomalous transport of light at the phase transition to localization: strong dependence with incident angle. Photonics Research, v. 6, n. 10, p. 929-942, 2018. DOI: 10.1364/PRJ.6.000929

    Abstract: There has been a growing interest in disordered optical media in recent years due to their potential applications in solar collectors, random lasers, light confinement, and other advanced photonic functions. This paper studies the transport of light for different incidence angles in a strongly disordered optical medium composed of core-shell TiO2@Silica nanoparticles suspended in an ethanol solution. A decrease of optical conductance and an increase of absorption near the input border are reported when the incidence angle increases. The specular reflection, measured for the photons that enter the sample, is lower than the effective internal reflection undergone by the coherently backscattered photons in the exact opposite direction, indicating a nonreciprocal propagation of light. This study represents a novel approach in order to understand the complex physics involved at the phase transition to localization.

    Palavras-Chave: backscattering; titanium oxides; silica; optical properties; light transmission; quantum electrodynamics; nanomaterials; multiple scattering; light sources

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  • IPEN-DOC 25149

    WETTER, NIKLAUS U. ; MIRANDA, ADRIANA R. de ; PECORARO, EDISON; RIBEIRO, SIDNEY J.L.; JIMENEZ-VILLAR, ERNESTO . Dynamic random lasing in silica aerogel doped with rhodamine 6G. RSC Advances, v. 8, n. 52, p. 29678-29685, 2018. DOI: 10.1039/c8ra04561e

    Observação: Correction anexado. RSC Advances, v. 8, p. 35849, 2018. DOI: 10.1039/c8ra90081g

    Abstract: Silica aerogel is a lightweight material, well known for its good mechanical and thermal characteristics, but its optical properties have received less attention, because it is weakly scattering. Here we present for the first time the lasing properties and their complex dynamics of silica aerogel doped with R6G. It is shown that the Q factors of the lasing modes determine the operation of the laser, being either resonant or ASE-lasing. For resonant lasing, the number of resonators is easily varied and the number of modes in a single resonator and their emission frequency can be dynamically adjusted, making this a truly versatile photonics material.

    Palavras-Chave: silica gel; rhodamines; lasers; randomness; fluorescence; doped materials; resonators

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  • IPEN-DOC 25782

    WETTER, NIKLAUS U. ; SILVA, DIEGO S. da; KASSAB, LUCIANA R.P.; JIMENEZ-VILLAR, ERNESTO . Improving performance in ytterbium-erbium doped waveguide amplifiers through scattering by large silicon nanostructures. Journal of Alloys and Compounds, v. 794, p. 120-126, 2019. DOI: 10.1016/j.jallcom.2019.04.141

    Abstract: Optical waveguide amplifiers have seen a growing interest in the last years due to their applications in telecommunication. This paper reports a notable increase of the relative gain of Yb3þ/Er3þ codoped Bi2O3 eGeO2 waveguides by introducing disorder in the form of silicon nanostructure as scattering centers. A photoluminescence enhancement of about 10 times for the 520 nm and 1530 nm emission bands is observed in the waveguides when the silicon nanostructures are introduced. Increase of the Yb3þ/Er3þ effective absorption, due to the scattering provided by the silicon nanostructures, and decrease of [Biþ], caused by the introduction of silicon, are proposed as likely causes for the luminescence and gain enhancement. The pedestal waveguides were fabricated by RF-sputtering followed by optical lithography and reactive ion etching. RF-sputtering of silicon together with Yb/Er and Bi2O3eGeO2 glass, followed by heat treatment, produced Yb3þ/Er3þ codoped Bi2O3eGeO2 waveguides with silicon nanostructures of size 25e30 nm. The resulting relative gain reached 5.5 dB/cm at 1542 nm representing an enhancement of 50% with respect to waveguides without silicon nanostructures. This strategy of introducing appropriate disorder may open an avenue for designing and manufacture of novel photonic devices in this emerging field of integrated optics.

    Palavras-Chave: ytterbium; erbium; doped materials; nanostructures; optical properties; sputtering; amplifiers; scanning electron microscopy

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  • IPEN-DOC 24972

    SILVA, DIEGO S. da ; ALAYO, MARCOS I.; KASSAB, LUCIANA R.P.; ASSUMPCAO, THIAGO A.A. de; WETTER, NIKLAUS U. ; JIMENEZ-VILLAR, ERNESTO . Influence of silicon nanocrystals on the performance of Yb3+/Er3+: Bi2O3-GeO2 pedestal waveguides for amplification at 1542 nm. In: DUBOWSKI, JAN J. (Ed.); KABASHIN, ANDREI V. (Ed.); LINYOU, CAO (Ed.); GEOHEGAN, DAVID B. (Ed.) SYNTHESIS AND PHOTONICS OF NANOSCALE MATERIALS, 15th, January 27 - February 01, 2018, San Francisco, California, USA. Proceedings... Bellingham, WA, USA: Society of Photo-optical Instrumentation Engineers, 2018. p. 105210M-1 - 105210M-7. (SPIE Proceedings Series, 10521). DOI: 10.1117/12.2291326

    Abstract: This paper reports for, the first time, the influence of silicon nanocrystals on the photoluminescence and optical gain of Yb3+/Er3+ codoped Bi2O3–GeO2 waveguides for amplification at 1542 nm. Pedestal waveguides were fabricated by RF- sputtering followed by optical lithography and reactive ion etching. RF-sputtering followed by heat treatment produced silicon nanocrystals with average size of 8 nm and resulted in a photoluminescence enhancement of about 10 times for the 520 nm and 1530 nm emission bands. The resulting internal gain was 5.5 dB/cm at 1542 nm, which represents and enhancement of ~50%, demonstrating potential for applications in integrated optics.

    Palavras-Chave: waveguides; photoluminescence; nanocrystals; nanostructures; nanomaterials; optical properties; amplification; amplifiers; silicon; doped materials

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  • IPEN-DOC 24975

    WETTER, NIKLAUS U. ; SILVA, DANILO A.A. da ; JIMENEZ-VILLAR, ERNESTO ; GIEHL, JULIA M. . Influence of the fraction of absorbed pump power on the performance of Nd3+:YVO4 powder random lasers. In: JIANG, SHIBIN (Ed.); DIGONNET, MICHEL J.F. (Ed.) OPTICAL COMPONENTS AND MATERIALS, 15th, January 27 - February 01, 2018, San Francisco, California, USA. Proceedings... Bellingham, WA, USA: Society of Photo-optical Instrumentation Engineers, 2018. p. 105281U-1 - 105281U-8. (SPIE Proceedings Series, 10528). DOI: 10.1117/12.2290674

    Abstract: Understanding light absorption in random lasers and its distribution within the scattering gain media is a key issue to increase the lasers’ efficiency. Here we compare monodispersed and polydispersed powders of Nd3+:YVO4 and investigate the influence of the powder size distribution on scattering mean free path, absorption volume and, eventually, the lasers efficiency. The highest efficiency is achieved for polydispersed powders and we conjecture that these polydispersed powders, composed of pockets containing small grains trapped between large particles, present locally higher pump power densities than the monodispersed powders. We establish a figure of merit, based on measurable powder parameters, that agrees well with the obtained output power results of the monodispersed and polydispersed samples.

    Palavras-Chave: lasers; randomness; light scattering; neodymium lasers; yttrium compounds; scanning electron microscopy; powders; emission spectra

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  • IPEN-DOC 29362

    JIMENEZ-VILLAR, ERNESTO ; MARTINS, WELITON S.; WETTER, NIKLAUS U. . Light diffraction in ordered photonics colloidal suspensions. In: LATIN AMERICA OPTICS AND PHOTONICS CONFERENCE, August 7-11, 2022, Recife, PE. Proceedings... Washington, DC, USA: Optica Publishing Group, 2022. DOI: 10.1364/LAOP.2022.W1D.5

    Abstract: Light diffraction measurements show order in photonic colloidal suspensions of scatterers. Strong and long-range Coulomb interaction explains the order and correlation in the scatterers’ (TiO2@Silica) position, which favors significantly the localization (interference) of light.

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  • IPEN-DOC 29349

    JIMENEZ-VILLAR, ERNESTO ; WETTER, NIKLAUS U. ; DIPOLD, JESSICA ; MARQUES, FRANCISCO C.. Localization of light: a power sensing tool. In: LATIN AMERICA OPTICS AND PHOTONICS CONFERENCE, August 7-11, 2022, Recife, PE. Proceedings... Washington, DC, USA: Optica Publishing Group, 2022. DOI: 10.1364/LAOP.2022.Th1A.7

    Abstract: Localization of light induced by correlation in the scatterers’ positions is achieved in an ordered photonic colloidal (TiO2@Silica) suspension. A strongly enhanced light-matter coupling is observed as the concentration of TiO2@Silica is increased above threshold.

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  • IPEN-DOC 27817

    ERMAKOV, VIKTOR A.; MARTINS, WELITON S.; WETTER, NIKLAUS U. ; MARQUES, FRANCISCO C.; JIMENEZ-VILLAR, ERNESTO . Localization of light induced in ordered colloidal suspensions: powerful sensing tools. Nanoscale, v. 13, n. 13, p. 6417-6425, 2021. DOI: 10.1039/d0nr08736j

    Abstract: We study the light–matter coupling by Raman scattering in colloidal suspensions composed by core–shell TiO2@Silica (Rutile@Silica) nanoparticles suspended in ethanol and water solutions. Strong enhancement of the Raman signal per particle is observed as [TiO2@Silica] is increased above a threshold, being stronger in ethanol suspensions. Moreover, above this [TiO2@Silica] threshold, the optical transmittance of the ethanol suspension starts to be considerably lower than in water, despite scattering strength being higher in water. These results are attributed to localization of light induced by strong correlation in the scatterers’ position as a consequence of the long-range Coulomb interaction between the TiO2@Silica nanoparticles. Light diffraction in TiO2@Silica suspensions (water and ethanol) shows strong correlation in the scatterers’ position (structure seemingly cubic), being stronger in ethanol than in water (longer-range Coulomb interaction). As a result, we demonstrate in these colloidal suspensions for the first time, to our knowledge, strongly enhanced light–matter coupling through correlation-induced localization with klT much higher than unity and in an ordered colloidal-photonic structure. This strong enhancement of light–matter coupling by localization of light opens an avenue for manufacturing powerful sensing tools.

    Palavras-Chave: colloids; raman spectra; scattering; titanium; silica

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  • IPEN-DOC 26079

    SILVA, DIEGO S. da; KASSAB, LUCIANA R.P.; JIMENEZ-VILLAR, ERNESTO ; WETTER, NIKLAUS U. . Optimization of BGO Er/Yb doped pedestal waveguide amplifiers with Si nanostructures. In: SBFOTON INTERNATIONAL OPTICS AND PHOTONICS CONFERENCE, October 7-9, 2019, São Paulo, SP. Proceedings... 2019.

    Abstract: In this work we review the recent advances in pedestal waveguide amplifier fabrication. The improvement of conventional photolithography and plasma etching methods brings advantages that benefit light guiding and reduce propagation losses, mainly in the 3rd telecommunication windows (λ~1550 nm). Yb3+/Er3+ codoped Bi2O3-GeO2 thin films, with and without Si nanostructures, are obtained by RF Magnetron sputtering deposition and are used as core layer of 500 nm height in the pedestal waveguides. Choosing an appropriate amount of these silicon nanostructures inside the rare-earth waveguides we achieve pump light scattering and at the same time very little scattering at the signal wavelength. The overall effect is again enhancement of 50% thus opening possibilities for potential applications in integrated optics.

    Palavras-Chave: amplifiers; waveguides; nanostructures; optical equipment; optical properties; sputtering; silicides; silicon compounds; scanning electron microscopy

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  • IPEN-DOC 25521

    WETTER, NIKLAUS U. ; GIEHL, JULIA M. ; JIMENEZ-VILLAR, ERNESTO ; ANACLETO, DANILO . Polydispersed powders (Nd3+:YVO4) for ultra efficient random lasers. In: BRAZILIAN MRS MEETING, 17th, September 16-20, 2018, Natal, RN. Abstract... São Carlos: Aptor Software, 2018. p. 26-26.

    Abstract: Random lasers hold the potential for cheap, coherent light sources that can be miniaturized and molded into any shape with several other added benefits such as speckle-free imaging and cancer detectin, however, they require improvements specifically in terms of efficiency. This talk details for the first time a strategy for increasing the efficiency of a random laser that consists in using smaller particles, trapped between large particles to serve as absorption and gain centers whereas the large particles control mainly the light diffusion into the sample. In order to to determine the samples’ transport mean free path, fill fractions, laser efficiency and the average photon path lengths inside the scattering medium for backscattered pump photons, measurements of backscattering cone, sample absorption, reflection and laser emission are done. A record slope efficiency of 50% is reached by optimizing pump photon diffusion and absorption in a powder pellet composed by a polydispersed particle size distribution (smaller particles between bigger ones) from a grinded and sieved 1.33 mol% Nd:YVO4 crystal with mean particle size of 54 micrometers.

    Palavras-Chave: lasers; randomness; powders; dispersions; light sources; efficiency; absorption

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  • IPEN-DOC 24396

    WETTER, NIKLAUS U. ; GIEHL, JULIA M. ; BUTZBACH, FELIX ; ANACLETO, DANILO ; JIMENEZ-VILLAR, ERNESTO . Polydispersed powders (Nd3+:YVO4) for ultra efficient random lasers. Particle and Particle Systems Characterization, v. 35, n. 4, p. 1700335-1 - 1700335-10, 2018. DOI: 10.1002/ppsc.201700335

    Abstract: Random lasers hold the potential for cheap, coherent light sources that can be miniaturized and molded into any shape with several other added benefits such as speckle-free imaging; however, they require improvements specifically in terms of efficiency. This paper details for the first time a strategy for increasing the efficiency of a random laser that consists in using smaller particles, trapped between large particles to serve as absorption and gain centers whereas the large particles control mainly the light diffusion into the sample. Measurements of backscattering cone, sample absorption, reflection, and laser emission are used to determine the samples’ transport mean free path, fill fractions, laser efficiency, and the average photon path lengths inside the scattering medium for backscattered pump photons. A record slope efficiency of 50% is reached by optimizing pump photon diffusion and absorption in a powder pellet composed by a polydispersed particle size distribution (smaller particles between bigger ones) from a grinded and sieved 1.33 mol% yttrium vanadate doped with neodymium crystal with mean particle size of 54 μm.

    Palavras-Chave: lasers; randomness; powders; scattering; photon emission; photons; measuring methods

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  • IPEN-DOC 30050

    DIPOLD, JESSICA ; WETTER, NIKLAUS U. ; FREITAS, ANDERSON Z. ; MARQUES, FRANCISCO C.; DOGARIU, ARISTIDE; JIMENEZ-VILLAR, ERNESTO . Raman enhancement induced by localization of light (TiO2@Silica plus silica nanoparticles). In: CONFERENCE ON LASERS AND ELECTRO-OPTICS: FUNDAMENTAL SCIENCE, May 7-12, 2023, San Jose, CA, USA. Proceedings... Washington, DC, USA: Optica Publishing Group, 2023. DOI: 10.1364/CLEO_FS.2023.FTh1B.7

    Abstract: Strong enhancement of the Raman signal is observed in ethanol suspension of TiO2@Silica, being stronger as the TiO2@Silica filling fraction is increased above threshold, and when silica nanoparticles are added.

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  • IPEN-DOC 29361

    JIMENEZ-VILLAR, ERNESTO ; GOMES, ANDERSON A.V.; WETTER, NIKLAUS U. ; DIPOLD, JESSICA ; MESTRE, VALDECI; DOMINGUEZ, CHRISTIAN T.. Random laser in ordered colloidal suspensions. In: LATIN AMERICA OPTICS AND PHOTONICS CONFERENCE, August 7-11, 2022, Recife, PE. Proceedings... Washington, DC, USA: Optica Publishing Group, 2022. DOI: 10.1364/LAOP.2022.W1B.2

    Abstract: Random lasing is achieved in an ordered photonic colloidal (TiO2@Silica) suspension. Stronger correlation in the scatterers’ (TiO2@Silica) position, induced by stronger and longer-range Coulomb interaction improves light localization and random laser performance.

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  • IPEN-DOC 30193

    WETTER, NIKLAUS U. ; VIEIRA, RENATO J.R. ; SILVA, DANILO M. da ; JORGE, KELLY C. ; JIMENEZ-VILLAR, ERNESTO ; GIEHL, JULIA M. ; MIRANDA, ADRIANA R. de ; DIPOLD, JESSICA . Random lasers: review of research activities at IPEN. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON OPTICAL MEMS AND NANOPHOTONICS; SBFOTON INTERNATIONAL OPTICS AND PHOTONICS CONFERENCE, July 31 - August 3, 2023, Campinas, SP. Proceedings... Piscataway, NJ, USA: IEEE, 2023. DOI: 10.1109/OMN/SBFotonIOPC58971.2023.10230975

    Abstract: Random lasers offer advantages such as low-cost fabrication and robustness in harsh environments and have applications in sensing, imaging, communications, and security. Our current research focuses on advanced materials, active control techniques, integration with other photonic structures, and exploration of Anderson localization and polydisperse effects. Coherent feedback in cavity-enhanced random lasers is discussed as means to achieve specific emission characteristics, and emission at 1300 nm is shown for the first time.

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  • IPEN-DOC 24728

    ERMAKOV, VIKTOR A.; SILVA FILHO, JOSE M.C. da; BONATO, LUIZ G.; MOGILI, NAGA V.V.; MONTORO, FABIANO E.; IIKAWA, FERNANDO; NOGUEIRA, ANA F.; CESAR, CARLOS L.; JIMENEZ-VILLAR, ERNESTO ; MARQUES, FRANCISCO C.. Three-dimensional superlattice of PbS quantum dots in flakes. ACS Omega, v. 3, n. 2, p. 2027-2032, 2018. DOI: 10.1021/acsomega.7b01791

    Abstract: In the last two decades, many experiments were conducted in self-organization of nanocrystals into two- and three-dimensional (3D) superlattices and the superlattices were synthesized and characterized by different techniques, revealing their unusual properties. Among all characterization techniques, X-ray diffraction (XRD) is the one that has allowed the confirmation of the 3D superlattice formation due to the presence of sharp and intense diffraction peaks. In this work, we study self-organized superlattices of quantum dots of PbS prepared by dropping a monodispersed colloidal solution on a glass substrate at different temperatures. We showed that the intensity of the low-angle XRD peaks depends strongly on the drying time (substrate temperature). We claim that the peaks are originated from the 3D superlattice. Scanning electron microscopy images show that this 3D superlattice (PbS quantum dots) is formed in flake’s shape, parallel to the substrate surface and randomly oriented in the perpendicular planes.

    Palavras-Chave: three-dimensional lattices; nanomaterials; nanoparticles; crystals; quantum dots; nanostructures

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  • IPEN-DOC 25518

    WETTER, NIKLAUS U. ; JIMENEZ-VILLAR, ERNESTO . Ultra-high efficiency and low threshold in random lasers. In: LATIN AMERICA OPTICS AND PHOTONICS CONFERENCE, November 12-15, 2018, Lima, Peru. Resumo expandido... Washington, DC, USA: OSA, 2018.

    Abstract: Random lasers hold the potential for cheap and coherent light sources, however, improvements in terms of efficiency and laser threshold are required. In this paper, we show two new strategies to increase efficiency and decrease the laser threshold.

    Palavras-Chave: lasers; randomness; nanoparticles; titanium oxides; solid state lasers; titanium compounds; rhodamines

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Autor: Maprelian

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O gerenciamento do Repositório está a cargo da Biblioteca do IPEN. Constam neste RI, até o presente momento 20.950 itens que tanto podem ser artigos de periódicos ou de eventos nacionais e internacionais, dissertações e teses, livros, capítulo de livros e relatórios técnicos. Para participar do RI-IPEN é necessário que pelo menos um dos autores tenha vínculo acadêmico ou funcional com o Instituto. Nesta primeira etapa de funcionamento do RI, a coleta das publicações é realizada periodicamente pela equipe da Biblioteca do IPEN, extraindo os dados das bases internacionais tais como a Web of Science, Scopus, INIS, SciElo além de verificar o Currículo Lattes. O RI-IPEN apresenta também um aspecto inovador no seu funcionamento. Por meio de metadados específicos ele está vinculado ao sistema de gerenciamento das atividades do Plano Diretor anual do IPEN (SIGEPI). Com o objetivo de fornecer dados numéricos para a elaboração dos indicadores da Produção Cientifica Institucional, disponibiliza uma tabela estatística registrando em tempo real a inserção de novos itens. Foi criado um metadado que contém um número único para cada integrante da comunidade científica do IPEN. Esse metadado se transformou em um filtro que ao ser acionado apresenta todos os trabalhos de um determinado autor independente das variáveis na forma de citação do seu nome.

A elaboração do projeto do RI do IPEN foi iniciado em novembro de 2013, colocado em operação interna em julho de 2014 e disponibilizado na Internet em junho de 2015. Utiliza o software livre Dspace, desenvolvido pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT). Para descrição dos metadados adota o padrão Dublin Core. É compatível com o Protocolo de Arquivos Abertos (OAI) permitindo interoperabilidade com repositórios de âmbito nacional e internacional.

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2. A experiência do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN-CNEN/SP) na criação de um Repositório Digital Institucional – RDI, clique aqui.

O Repositório Digital do IPEN é um equipamento institucional de acesso aberto, criado com o objetivo de reunir, preservar, disponibilizar e conferir maior visibilidade à Produção Científica publicada pelo Instituto, desde sua criação em 1956.

Operando, inicialmente como uma base de dados referencial o Repositório foi disponibilizado na atual plataforma, em junho de 2015. No Repositório está disponível o acesso ao conteúdo digital de artigos de periódicos, eventos, nacionais e internacionais, livros, capítulos, dissertações, teses e relatórios técnicos.

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