UUNIVERSIDADNIVERSIDAD NNACIONALACIONAL MMAYORAYOR
DEDE SSANAN MMARCOSARCOS
FFACULTADACULTAD DEDE CCIENCIASIENCIAS FFÍSICA...
ResumenResumen
 Teoría BásicaTeoría Básica
 Absorción y Emisión de RadiaciónAbsorción y Emisión de Radiación
 Probabili...
Ecuaciones para la absorción y emisión de radiación en los
átomos: Einstein (1917)
∆E = hν
12
abs
p 21
esp
p 21
est
p
1
3
...
Probabilidades de TransiciónProbabilidades de Transición
Probabilidades de Transición, Tiempos de Vida, Coeficientes de Ei...
Iones de Tierra RaraIones de Tierra Rara
Iones de Tierras RarasIones de Tierras Raras
[Xe]4f N
5s2
5p6
6s2
N = 0,1,2,.....,14
Por qué materiales dopados con ionesPor qué materiales dopados con iones
de tierra rara?de tierra rara?
 Estabilidad (tie...
Materiales Dopados con Tierra-Rara
Pantallas
Láseres (VIS)
Sensor Remoto
Imágenes
Absorción No Lineal
Láseres (IR)
Amplifi...
Excitación de un fotón: Óptica LinealExcitación de un fotón: Óptica Lineal
 Baja intensidad*Baja intensidad*
 El número ...
Excitación Multifotónica : Óptica No LinealExcitación Multifotónica : Óptica No Lineal
 Alta IntensidadAlta Intensidad
 ...
Transferencia de Energía (TE)Transferencia de Energía (TE)
 TE no radiactivaTE no radiactiva
Ocurre con el auxilio de la ...
Transferencia de Energía (TE)Transferencia de Energía (TE)
A
A* B*
B
3
2
11
2
3
∆E2
∆E1
TE Resonante TE por relajación Cru...
Conversión ascendente de FrecuenciaConversión ascendente de Frecuencia
1
2
3
2’
Procesos de Absorción por Estados Excitado...
CAF por Avalancha de FotonesCAF por Avalancha de Fotones
M. F. Joubert, S. Guy, and B. JacquierM. F. Joubert, S. Guy, and ...
Características de AvalanchaCaracterísticas de Avalancha
de Fotonesde Fotones
 Estado intermediario con un tiempo de vida...
CAF por Avalancha de FotonesCAF por Avalancha de Fotones
M. F. Joubert, S. Guy, and B. JacquierM. F. Joubert, S. Guy, and ...
Resultados TeóricosResultados Teóricos
Bajas intensidades
R2limite = 5846 s-1
S > bW3 = 4000 s-1
( )[ ] ∞−−+−
+−−+= 3
t)ED...
Resultados TeóricosResultados Teóricos
Avalancha de fotones
Resultados TeóricosResultados Teóricos
Altas intensidades (cálculo numérico)
Avalancha de fotones
ConclusionesConclusiones
 En esta monografía, realizamos un estudioEn esta monografía, realizamos un estudio
teórico del ...
Próxima SlideShare
Cargando en…5
×

Modelo del Efecto de Avalancha de Fotones

335 visualizaciones

Publicado el

0 comentarios
0 recomendaciones
Estadísticas
Notas
  • Sé el primero en comentar

  • Sé el primero en recomendar esto

Sin descargas
Visualizaciones
Visualizaciones totales
335
En SlideShare
0
De insertados
0
Número de insertados
3
Acciones
Compartido
0
Descargas
3
Comentarios
0
Recomendaciones
0
Insertados 0
No insertados

No hay notas en la diapositiva.

Modelo del Efecto de Avalancha de Fotones

  1. 1. UUNIVERSIDADNIVERSIDAD NNACIONALACIONAL MMAYORAYOR DEDE SSANAN MMARCOSARCOS FFACULTADACULTAD DEDE CCIENCIASIENCIAS FFÍSICASÍSICAS Monografía TécnicaMonografía Técnica Modelo del Efecto de Avalancha de FotonesModelo del Efecto de Avalancha de Fotones Ciudad Universitaria, Lima – Perú 22 de febreo del 2011 Por el BachillerPor el Bachiller Jaime Ulices Romero MenachoJaime Ulices Romero Menacho
  2. 2. ResumenResumen  Teoría BásicaTeoría Básica  Absorción y Emisión de RadiaciónAbsorción y Emisión de Radiación  Probabilidades de TransiciónProbabilidades de Transición  Iones Libres de Tierras RarasIones Libres de Tierras Raras  Transferencia de EnergíaTransferencia de Energía  Conversión Ascendente de FrecuenciaConversión Ascendente de Frecuencia  Análisis y ResultadosAnálisis y Resultados  ConclusionesConclusiones
  3. 3. Ecuaciones para la absorción y emisión de radiación en los átomos: Einstein (1917) ∆E = hν 12 abs p 21 esp p 21 est p 1 3 2 Absorción y Emisión de Radiación
  4. 4. Probabilidades de TransiciónProbabilidades de Transición Probabilidades de Transición, Tiempos de Vida, Coeficientes de Einstein hν 21 21 esp p A= hν 21 21 est p B ρν= hν hν hν 12 12 abs p B ρν= (a) (b) (c) ( )[ ] [ ]TkhexpTkEEexp N N BB //12 1 2 ν−=−−= 12 1absN B Nρν= 21 2espN A N= 21 2estN B Nρν= 23 3 21 3 210 0 2 2 21 12 2 2 0 16 1 3 2 3 n A h c B B n h π ν µ τε π µ ε = = = =µ : el momento dipolar del átomo evaluado entre el estado inicial y final
  5. 5. Iones de Tierra RaraIones de Tierra Rara
  6. 6. Iones de Tierras RarasIones de Tierras Raras [Xe]4f N 5s2 5p6 6s2 N = 0,1,2,.....,14
  7. 7. Por qué materiales dopados con ionesPor qué materiales dopados con iones de tierra rara?de tierra rara?  Estabilidad (tiempo de uso)Estabilidad (tiempo de uso)  Grande tiempo de vidaGrande tiempo de vida  Amplia cromacidadAmplia cromacidad  Propiedades ambientales muy buenasPropiedades ambientales muy buenas
  8. 8. Materiales Dopados con Tierra-Rara Pantallas Láseres (VIS) Sensor Remoto Imágenes Absorción No Lineal Láseres (IR) Amplificación Óptica Modulación Óptica 0 1 2 3
  9. 9. Excitación de un fotón: Óptica LinealExcitación de un fotón: Óptica Lineal  Baja intensidad*Baja intensidad*  El número de fotones emitidosEl número de fotones emitidos es igual al número de fotoneses igual al número de fotones absorbidos.absorbidos.  La energía es conservada:La energía es conservada: E(1E(1 →→ 0) = E(00) = E(0 →→ 1)1) *(Número de fotones por unidad*(Número de fotones por unidad de área y tiempo)de área y tiempo) 0 0 1 2 Niveles electrónicos de energía
  10. 10. Excitación Multifotónica : Óptica No LinealExcitación Multifotónica : Óptica No Lineal  Alta IntensidadAlta Intensidad  Número de fotones emitidos NONúmero de fotones emitidos NO eses igual al nigual al número de fotonesúmero de fotones absorbidos.absorbidos.  La energía es conservada:La energía es conservada: E(2E(2 →→ 0) = E(10) = E(1 →→ 0) + E(20) + E(2 →→ 1)1) Fotones de mayor energía sonFotones de mayor energía son emitidos.emitidos. 0 0 1 2 Niveles Electrónicos de Energía
  11. 11. Transferencia de Energía (TE)Transferencia de Energía (TE)  TE no radiactivaTE no radiactiva Ocurre con el auxilio de la red, pasa de un ión a otroOcurre con el auxilio de la red, pasa de un ión a otro envolviendo oscilaciones que se propagan en la redenvolviendo oscilaciones que se propagan en la red (fonones).(fonones).  TE radiactivaTE radiactiva Ocurre cuando el perfil de emisión del ión donador seOcurre cuando el perfil de emisión del ión donador se superpone al espectro de absorción del ión aceptador,superpone al espectro de absorción del ión aceptador, pudiendo los iones donadores y aceptadores ser del mismopudiendo los iones donadores y aceptadores ser del mismo elemento químico.elemento químico.
  12. 12. Transferencia de Energía (TE)Transferencia de Energía (TE) A A* B* B 3 2 11 2 3 ∆E2 ∆E1 TE Resonante TE por relajación Cruzada
  13. 13. Conversión ascendente de FrecuenciaConversión ascendente de Frecuencia 1 2 3 2’ Procesos de Absorción por Estados Excitados Para un mecanismo no saturado, la señal de fluorescencia, If es donde n = 2,3…..., es el número de fotones IR n láserf ΙΙ ∝
  14. 14. CAF por Avalancha de FotonesCAF por Avalancha de Fotones M. F. Joubert, S. Guy, and B. JacquierM. F. Joubert, S. Guy, and B. Jacquier Este trabajo monográfico está basado en un articulo científico publicado en “Physical Review B, vol 40, 10031−10037 (1993)” con el titulo original de “Model of the photon-avalanche effect” de autoría de M. F. Joubert, S. Guy, and B. Jacquier. El artículo propone, que el efecto de avalancha de fotones envuelve absorción de un nivel intermediario metaestable y una transferencia de energía por relajación cruzada. Ellos proponen un tratamiento teórico completamente general de este proceso, y fue aplicado satisfactoriamente al caso de un cristal de LiYF4:Nd3+ . Mostrando claramente que este proceso puede ocurrir, arriba de un umbral de bombeo óptico, solo si la probabilidad de transferencia de energía por relajación cruzada es mayor que la tasa de relajación del estado excitado convertido ascendentemente para el nivel ubicado abajo del estado intermediario metaestable. Mi tarea en esta monografía, fue entender el concepto del efecto óptico no lineal que da surgimiento al fenómeno de avalancha de fotones y verificar matemáticamente el tratamiento teórico de este fenómeno.
  15. 15. Características de AvalanchaCaracterísticas de Avalancha de Fotonesde Fotones  Estado intermediario con un tiempo de vida grande  Proceso eficiente de relajación cruzada  Existe un umbral y una dependencia no lineal de la intensidad generada con la potencia de bombeo.
  16. 16. CAF por Avalancha de FotonesCAF por Avalancha de Fotones M. F. Joubert, S. Guy, and B. JacquierM. F. Joubert, S. Guy, and B. Jacquier Esquema general de energía para un proceso de avalancha S 1 2 2’ 3 3’ Donador Aceptador R2 R1 W3 W2 1 1 1 2 2 3 3 1 3 dn R n W n bW n Sn n dt = − + + − ( ) ( )2 1 1 2 2 2 3 3 1 31 2 dn R n W R n b W n Sn n dt = − + + − + 3 2 2 3 3 1 3 dn R n W n Sn n dt = − − 1nnn 321 =++ Ecuaciones de tasa
  17. 17. Resultados TeóricosResultados Teóricos Bajas intensidades R2limite = 5846 s-1 S > bW3 = 4000 s-1 ( )[ ] ∞−−+− +−−+= 3 t)ED(t)ED( 3 ne)5.0C(5.0C1)t(n b = 0.2
  18. 18. Resultados TeóricosResultados Teóricos Avalancha de fotones
  19. 19. Resultados TeóricosResultados Teóricos Altas intensidades (cálculo numérico) Avalancha de fotones
  20. 20. ConclusionesConclusiones  En esta monografía, realizamos un estudioEn esta monografía, realizamos un estudio teórico del proceso de avalancha y comprobamosteórico del proceso de avalancha y comprobamos que el fenómeno puede ocurrir cuando existe unaque el fenómeno puede ocurrir cuando existe una eficiente transferencia de energía de relajacióneficiente transferencia de energía de relajación cruzada.cruzada.  El modelo muestra que el efecto sólo puedeEl modelo muestra que el efecto sólo puede ocurrir si la probabilidad de relajación cruzadaocurrir si la probabilidad de relajación cruzada envuelta en el proceso es mayor que laenvuelta en el proceso es mayor que la probabilidad de relajación del nivel 3 al nivel 1.probabilidad de relajación del nivel 3 al nivel 1.

×