Влияние пористой структуры стекла на формирование двулучепреломляющих областей фемтосекундными лазерными импульсами

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Нанопористое стекло является перспективным материалом для применений в интегральной оптике и архивной оптической памяти. Под действием фемтосекундных лазерных импульсов в пористых стеклах возможно формирование микроструктур, проявляющих двулучепреломление формы, фазовый сдвиг и ориентация медленной оси которого зависят от условий записи. В данной работе проведена серия термических обработок нанопористого стекла в интервале температур 700–775°С для получения образцов с различными размером и удельным объемом пор с целью дальнейшего лазерного модифицирования их структуры. Показано, что с ростом температуры термообработки происходят уменьшение фазового сдвига задержки и сужение диапазона энергии фемтосекундных лазерных импульсов, в котором возможно формирование двулучепреломляющих микрообластей. Сопоставление величины фазового сдвига и параметров пористой структуры позволило выявить критическое влияние удельного объема пор на возможность записи локального двулучепреломления формы. Предложен режим термообработки, позволяющий, при сохранении возможности формирования двулучепреломляющих структур, защитить пористое стекло от влияния адсорбции загрязняющих веществ из окружающей среды, что расширит область применения нанопористых стекол, структурированных фемтосекундным лазерным пучком.

全文:

受限制的访问

作者简介

С. Федотов

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

编辑信件的主要联系方式.
Email: fedotov.s.s@muctr.ru
俄罗斯联邦, Миусская пл., 9, Москва, 125480

Ю. Михайлов

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Email: fedotov.s.s@muctr.ru
俄罗斯联邦, Миусская пл., 9, Москва, 125480

А. Липатьев

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Email: fedotov.s.s@muctr.ru
俄罗斯联邦, Миусская пл., 9, Москва, 125480

Р. Сайфутяров

НИЦ “Курчатовский институт”

Email: fedotov.s.s@muctr.ru
俄罗斯联邦, пл. Академика Курчатова, 1, Москва, 123182

Т. Липатьева

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Email: fedotov.s.s@muctr.ru
俄罗斯联邦, Миусская пл., 9, Москва, 125480

П. Иванов

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Email: fedotov.s.s@muctr.ru
俄罗斯联邦, Миусская пл., 9, Москва, 125480

И. Глебов

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Email: fedotov.s.s@muctr.ru
俄罗斯联邦, Миусская пл., 9, Москва, 125480

В. Сигаев

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Email: fedotov.s.s@muctr.ru
俄罗斯联邦, Миусская пл., 9, Москва, 125480

参考

  1. Beresna M., Gecevicius M., Kazansky P.G., Gertus T. Radially polarized optical vortex converter created by femtosecond laser nanostructuring of glass // Appl. Phys. Lett. 2011. V. 98. № 20. P. 201101.
  2. Zhang J., Gecevicius M., Beresna M., Kazansky P.G. Seemingly unlimited data storage in nanostructured glass // Phys. Rev. Lett. 2014. V. 112. № 3. P. 033901.
  3. Lipatiev A.S., Fedotov S.S., Okhrimchuk A.G., Lotarev S.V., Vasetsky A.M., Stepko A.A., Shakhgildyan G.Yu., Piyanzina K.I., Glebov I.S., Sigaev V.N. Multilevel data writing in nanoporous glass by a few femtosecond laser pulses // Appl. Opt. 2018. V. 57. P. 978–982. https://doi.org/10.1364/AO.57.000978
  4. Shimotsuma Y., Kazansky P.G., Qiu J., Hirao K. Self-assembled nanogratings in glass irradiated by ultrashort light pulses // Phys. Rev. Lett. 2003. V. 91. P. 247405 1–4. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.91.247405
  5. Lotarev S.V., Fedotov S.S., Kurina A.I., Lipatiev A.S., Sigaev V.N. Ultrafast laser-induced nanogratings in sodium germinate glasses // Opt. Lett. 2019. V. 44. № 7. P. 1564-1567. https://doi.org/10.1364/OL.44.001564
  6. Asai T., Shimotsuma Y., Kurita T., Murata A., Kubota S., Sakakura M., Miura K., Brisset F., Poumellec B., Lancry M. Systematic control of structural changes in GeO2 glass induced by femtosecond laser direct writing // J. Am. Ceram. Soc. 2015. V. 98. № 5. P. 1471–1477. https://doi.org/10.1111/jace.13482
  7. Liao Y., Ni J., Qiao L., Huang M., Bellouard Y., Sugioka K., Cheng Y. High-fidelity visualisation of formation of volume nanogratings in porous glass by femtosecond laser irradiation // Optica. 2015. V. 2. № 4. P. 329–334. https://doi.org/10.1364/OPTICA.2.000329
  8. Lipateva T.O., Lipatiev A.S., Karateev I.V., Okhrimchuk A.G., Fedotov S.S., Lotarev S.V., Alagashev G.K., Sigaev V.N. Direct laser writing in YAG single crystal: Evolution from amorphization to nanograting formation and phase transformation // J. Alloys Compd. 2023. V. 942. P. 169081. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2023.169081
  9. Fedotov S.S., Lipatiev A.S., Presniakov M.Yu., Shakhgildyan G.Yu., Okhrimchuk A.G., Lotarev S.V., Sigaev V.N. Laser-induced cavities with a controllable shape in nanoporous glass // Opt. Lett. 2020. V. 45. № 19. P. 5424–5427. https://doi.org/10.1364/OL.398090
  10. Lei Y., Sakakura M., Wang L., Yu Y., Wang H., Shayeganrad G., Kazansky P.G. High speed ultrafast laser anisotropic nanostructuring by energy deposition control via near-field enhancement // Optica. 2021. V. 8. № 11. P. 1365–1371. https://doi.org/10.1364/OPTICA.433765
  11. Sakakura M., Lei Y., Wang L., Yu Y., Kazansky P.G. Ultralow-loss geometric phase and polarization shaping by ultrafast laser writing in silica glass // Light Sci. Appl. 2020. V. 9. P. 1–10. https://doi.org/10.1038/s41377-020-0250-y
  12. Cerkauskaite A., Drevinskas R., Rybaltovskii A.O., Kazansky P.G. Ultrafast laser-induced birefringence in various porosity silica glasses: from fused silica to aerogel // Opt. Express. 2017. V. 25. № 7. P. 8011–8021. https://doi.org/10.1364/OE.25.008011
  13. Гаврилова Н.Н., Назаров В.В. Анализ пористой структуры на основе адсорбционных данных. М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2015. 132 с.
  14. Мешковский И.К., Белоцерковский Г.М., Плаченов Т.Г. Исследование изменений пористой структуры и газопроницаемости тел из пористого стекла // ЖПХ. 1970. Т. 63. № 1. С. 87–92.
  15. Антропова Т.В. Физико-химические процессы создания пористых стекол и высококремнеземистых материалов на основе ликвирующих щелочноборосиликатных систем: Дис. докт. хим. наук. Санкт-Петербург. 2005. 588 с.
  16. Андреев Н.С., Ершова Т.И. Изучение спекания пористых стекол методом рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1967. Т. 3. № 10. С. 1898–1902.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Results of NPS investigation by nitrogen absorption method: a - typical view of adsorption isotherm (NPS-700), b - dependence of specific pore volume on NPS heat treatment temperature, c - dependence of pore diameter on heat treatment temperature.

下载 (147KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Results of quantitative analysis of birefringence of laser-induced structures recorded in the volume of NPS, which underwent different temperature treatment: a - pseudo-colour maps of phase shift dependence in the volume of NPS on energy and number of pulses; b - phase shift dependence on pulse energy of birefringent structures formed by three laser pulses.

下载 (226KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Dependences of phase shift of birefringent structures formed by three pulses with the energy of 60 nJ on the depth of recording in the NPS volume, having undergone different temperature treatment.

下载 (86KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024