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PPGF031 - INTRODUÇÃO À ÓTICA NÃO LINEAR - Turma: 01 (2013.1)

Tópicos Aulas
Introdução à óptica não linear (18/03/2013 - 27/03/2013)
Susceptibilidades não lineares (27/03/2013 - 03/04/2013)
Efeitos de segunda ordem (08/04/2013 - 15/04/2013)

Geração do segundo harmônico
Mistura de frequências
Oscilador paramétrico

Efeitos de terceira ordem (17/04/2013 - 06/05/2013)

Espalhamentos Raman e Brillouin estimulados
Mistura de quatro ondas
Autofocalização da luz
Automodulação de fase
Grades induzidas por laser
Biestabilidade óptica

Matriz densidade (08/05/2013 - 20/05/2013)
Efeitos ressonantes (22/05/2013 - 05/06/2013)

Saturação da absorção
Absorção de multi-fótons

Transientes ópticos coerentes (10/06/2013 - 24/06/2013)

Decaimento livre da polarização
Eco de fótons

Aplicações escolhidas da óptica não linear (26/06/2013 - 10/07/2013)
Frequências da Turma
# Matrícula MAR ABR MAI JUN JUL Total
18 20 25 27 01 03 08 10 15 17 22 24 29 06 08 13 15 20 22 27 29 03 05 10 12 17 19 24 26 01 03 08 10
1 201210**** 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 2 2 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8
Notas da Turma
# Matrícula Unid. 1 Unid. 2 Unid. 3 Unid. 4 Prova Final Resultado Faltas Situação
1 201210**** 8,0 8,0 8,0 8,0 8.0 0 AM

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Plano de Curso

Nesta página é possível visualizar o plano de curso definido pelo docente para esta turma.

Dados da Disciplina
Ementa:  A susceptibilidade óptica não-linear - Introdução - A óptica não-linear, Interações ópticas não lineares, Descrição formal e propriedades da susceptibilidade óptica não-linear, Modelo do oscilador não harmônico.  Descrição dos processos não-lineares através da equação de ondas no meio não linear, Geração de soma e diferença de freqüências, Amplificação paramétrica, Geração de segundo harmônico, Casamento de fase, Interações não-lineares com feixes gaussianos.  Descrição quântica da susceptibilidade óptica não-linear: Cálculo quântico da susceptibilidade óptica não linear, Formalismo da matriz densidade e sua solução por método perturbativo, Cálculo da susceptibilidade de primeira, segunda e terceira ordens, Correção de campo local.  Óptica não-linear na aproximação de dois níveis: Equação da matriz densidade para um sistema de dois níveis e solução para o caso estacionário, Equações de Bloch Ópticas, Osciladores de Rabi e estados atômico vestidos, mistura de ondas em sistemas de dois níveis.  Índice de refração dependente da intensidade: Descrição do índice de refração dependente da intensidade, natureza tensorial da susceptibilidade de terceira ordem, não-linearidades eletrônicas, não-ressonantes e devido a reorientação molecular, Conjugação de fase, Mistura de quatro ondas, Auto focalização e auto modulação da luz, Bi-estabilidade óptica, Acoplamento de dois feixes, Propagação de pulsos e sólitons ópticos.
Objetivos:
Metodologia de Ensino e Avaliação
Metodologia: A disciplina começa com uma apresentação geral da área através de exemplos de efeitos não lineares de 2a e 3a ordem, para logo após desenvolver a teoria formal das susceptibilidades não lineares e propriedades de simetria. O modelo clássico de oscilador anarmônico é explorado aqui para explicar a origem física de não linearidades.
Vários efeitos de segunda e terceira ordem, são analisados em detalhe, mostrando como se chega rigorosamente ao cálculo de eficiência de geração de novas ondas a partir da susceptibilidade não linear. Nesta parte são enfatizados também os efeitos de propagação (uma revisão de propriedades ópticas lineares de cristais é necessária neste ponto) e o conceito de casamento de fases.
A continuação é apresentada a teoria quântica de susceptibilidades não lineares, dentro do formalismo da matriz densidade. Vários efeitos não lineares são corretamente descritos com este formalismo, tais como efeitos de populações (saturação da absorção em meios com alargamento homogêneo e inomogêneo) e transientes ópticos coerentes (transparência auto-induzida, eco de fótons e outros efeitos). A mecânica quântica é também importante para identificar quais materiais são mais não lineares do que outros e como as susceptibilidades não lineares dependem com as frequências dos campos.
A seguir nos concentramos no índice de refração não linear; estudamos várias origens físicas, as propriedades do tensor susceptibilidade de terceira ordem em meios isótropos e efeitos de anisotropia induzida por luz. Estudamos vários efeitos devidos ao índice de refração não linear como a autofocalização da luz, automodulação de fase e a propagação de pulsos de luz em meios dispersivos e não lineares, onde analisamos a formação sólitons em fibras ópticas. Analisamos também a interação paramétrica de fótons nestes meios e a interação entre fótons e fônons que dão origem aos efeitos de espalhamento Raman e Brillouin estimulados.
O curso é complementado com tópicos especiais de óptica não linear e suas aplicações através de seminários apresentados pelos alunos.
Procedimentos de Avaliação da Aprendizagem: Espera-se do aluno as seguintes atividades, todas importantes para avaliar seu desempenho:
- Assistência as aulas: Frequência mínima: 75%
- 4 Testes

Será considerado aprovado o aluno que obtiver nota => 7,0 na média das 4 avaliações e Frequência => 75%
Horário de atendimento: Terça-feira, das 10h00 às 12h00
Bibliografia: 1. Robert W. Boyd, Nonlinear Optics, 3rd edition, Elsevier/Academic Press, Amsterdam (2008);
2. Y.R. Shen, The Principles of Nonlinear Optics, Wiley, New York (1984);
3. P.N. Butcher and D. Cotter, The elements of Nonlinear Optics, Cambridge Univ. Press, Cambridge (1991);
4. M. Shubert and B. Wilhelmi, Nonlinear Optics and Quantum Electronics, Wiley, New York (1986).
Cronograma de Aulas

Início

Fim

Descrição
18/03/2013
27/03/2013
Introdução à óptica não linear
27/03/2013
03/04/2013
Susceptibilidades não lineares
08/04/2013
15/04/2013
Efeitos de segunda ordem
17/04/2013
06/05/2013
Efeitos de terceira ordem
08/05/2013
20/05/2013
Matriz densidade
22/05/2013
05/06/2013
Efeitos ressonantes
10/06/2013
24/06/2013
Transientes ópticos coerentes
26/06/2013
10/07/2013
Aplicações escolhidas da óptica não linear
Avaliações
Data Descrição
: Referência consta na biblioteca
Referências Básicas
Tipo de material Descrição
Referências Complementares
Tipo de material Descrição
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