Identificación de efectos no lineales en nanoestructuras mediante la modulación de señales caóticas

Abstract

RESUMEN: En este trabajo de tesis, se pretende establecer una metodología para incrementar la sensibilidad en las mediciones realizadas para diversos efectos no lineales ópticos, eléctricos y térmicos. Para esto se implementó un sistema electrónico, para la adquisición y análisis de las respuestas generadas. Una de las consideraciones más importantes tomadas en cuenta en el diseño del sistema electrónico como consecuencia de su alta precisión, es su agudeza para identificar la información, el ruido y los errores de las mediciones tomadas en condiciones de laboratorio. Este trabajo se dedicó a investigar más a fondo los efectos ópticos, eléctricos y térmicos inducidos, así como su alteración debido a la interacción con haces de luz láser, en las nanoestructuras. Además de investigar la respuesta óptica no lineal de tercer orden en las nanoestructuras de Cu2ZnSnS4, Au-Pt y nanotubos de carbono de pared simple (SWCNTs). Para esto se llevó a cabo una modulación de señales eléctricas siguiendo un comportamiento caótico y fraccional, al explorar la muestra de una manera altamente sensible. Las interacciones ópticas no lineales de tercer orden se analizaron mediante pulsos de nanosegundos. Se observaron efectos de transparencia inducida y absorción de dos fotones, ademas se consideró que los procesos cuánticos y térmicos eran el principal mecanismo físico responsable de los fenómenos fotoeléctricos y la refracción no lineal en las nanoestructuras. Con los resultados obtenidos se consideran las muestras como posibles aplicaciones potenciales para el desarrollo de sistemas de instrumentación nanofotónica y nanoelectrónica. ABSTRACT: In this thesis work, it is intended to establish a methodology to increase the sensitivity in the measurements made for various optical, electrical and thermal nonlinear effects. For this an electronic system was implemented, for the acquisition and analysis of the generated responses. One of the most important considerations taken into account in the design of the electronic system as a result of its high accuracy, is its sharpness to identify the information, noise and errors of measurements taken in laboratory conditions. This work was dedicated to further investigate the induced optical, electrical and thermal effects, as well as their alteration due to the interaction with laser light beams, in the nanostructures. In addition to investigating the third-order nonlinear optical response in the nanostructures of Cu2ZnSnS4, Au-Pt and single-wall carbon nanotubes (SWCNTs). For this, a modulation of electrical signals was carried out following a chaotic and fractional behavior, by exploring the sample in a highly sensitive manner. Nonlinear third-order optical interactions were analyzed by nanosecond pulses. Effects of induced transparency and absorption of two photons were observed, in addition it was considered that quantum and thermal processes were the main physical mechanism responsible for photoelectric phenomena and non-linear refraction in nanostructures. With the results obtained, samples are considered as potential applications for the development of nanophotonic and nanoelectronic instrumentation systems.