Sensoriamento baseado em lasers aleatórios via dinâmica da correlação de Pearson dos modos intrínsecos de emissão

• Processo: 24/09574-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2025
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Leonardo de Boni
• Beneficiário: Gustavo Henrique Garcia da Silva
• Instituição Sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 18/11283-7 - Fotônica não linear: espectroscopia e processamento avançado de materiais, AP.TEM
• Assunto(s): Sensoriamento
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Laser aleatório | sensoriamento | espectroscopia, laser, óptica

Resumo

Os Lasers Aleatórios, ou LA's, são caracterizados por uma ampla gama de aplicações no mundo científico hoje tanto num sentido prático como teórico, sendo responsáveis pela miniaturização de sensores, barateamento de processos de formação de lasers, diagnóstico de células cancerígenas e muitos outros. Sua principal distinção em relação aos lasers comuns se dá por não necessitar de uma cavidade óptica, um conjunto de espelhos, um totalmente reflexivo e outro parcialmente, que irão promover uma re-interação dos fótons gerados por um meio de ganho, excitado termicamente ou eletricamente, via emissão emissão estimulada e, assim, criar o efeito laser. No caso dos LA's, a cavidade óptica se localiza dentro do meio de ganho, por partículas espalhadoras que aumentam o tempo de propagação dos fótons de emissão espontânea do meio de ganho e a probabilidade do efeito cascata de geração de fótons ocorrer. Nesse sentido, o arcabouço teórico dos LA's indica a existência de dois modos fundamentais deles: o incoerente e o coerente, o primeiro com espectro de emissão semelhante a uma gaussiana de FWHM nos nanômetros e o segundo com vários picos nos subnanometros, que seus espectros são correlacionados por um processo de acoplamento dos modos eletromagnéticos intrínsecos do conjunto meio de ganho e partículas espalhadoras via superposição espacial dos mesmos. Por meio de uma produção local de amostras de Rodamina 6G imbuída de partículas de TiO2 ou ZnO, que é barata e de fácil manipulação, em que é incidida um laser Nd:YAG Q-Switched de dupla frequência em 532 nm, queremos utilizar uma técnica baseada na dinâmica das correlações (ou coeficientes) de Pearson dos comprimentos de onda no espectro de emissão, em que ao modificarmos condições como temperatura e degradação topológica da amostra, que faremos neste projeto, vemos a movimentação das fases dos modos eletromagnéticos e, portanto, modifica-se as correlações no espectro. A ideia é observar como um mapa de calor dos coeficientes reage às mudanças propostas e, assim, gerar sensores altamente responsivos e miniaturizados de diversas grandezas físicas, visto que muitos trabalhos anteriores demonstram um alto poder de reação dos LA's pelas condições do meio externo e interno.