Прямая лазерная запись канальных волноводов в кристаллах и стёклах пучком фемтосекундного лазера

Семинар Центра квантовых технологий
Speaker(s)
Андрей Охримчук
Affiliation
Международная лаборатория лазерных технологий РХТУ им. Д.B. Менделеева, лаборатория спектроскопии Научного центра волоконной оптики РАН
Date and time
Venue
Большой конференц-зал ЦКП
Abstract

Прямая лазерная запись микро- и нано-структур в объёме прозрачных кристаллов и стёкол пучком фемтосекундного лазера (femtosecond direct writing) – эффективная и многогранно развивающаяся технология, востребованная в создании компактных лазерных источников, оптических сенсоров, лабораторий на чипе (lab-on-chip), оптических чипов для квантовых вычислений, устройств для управления поляризацией и орбитальным угловым моментом, записи информации с неограниченным сроком хранения.

При наличии двух ключевых условий – 1) жёсткой фокусировки лазерного пучка в объёме в несколько куб. мкм, и 2) интенсивности лазерного импульса, достаточной для образования электронной плазмы плотностью порядка 10^20 см^-3 при умеренной энергии импульса, недостаточной катастрофического разрушения материала, происходит модификация, главным практическим следствием которой является изменение показателя преломления в диапазоне от 10^-4 до 0.1, которое может быть как положительным, так и отрицательным. Природа и механизм модификации различны и зависят как от материала, так и от параметров лазерного излучения, и они и определяют амплитуду изменения показателя преломления. Главным ограничением при записи криволинейных волноводов и волноводов с депрессированной оболочкой для среднего ИК является недостаточное изменение показателя преломления, приводящее к потерям через вытекание моды.

В докладе будут рассмотрены методы и условия повышения показателя преломления и уменьшения потерь на вытекание моды – тепловой режим модификации, диффузия ионов в многокомпонентных стёклах, легирование кристаллов, субнаносекундная гребёнка фемтосекундных импульсов. Последний основан на недавно обнаруженном эффекте увеличения амплитуды отрицательного изменения показателя под воздействием гребёнки фемтосекундных импульсов при расстоянии между импульсами в несколько десятков или сотен пикосекунд. Мы объясняем этот эффект резонансным накоплением деформации растяжения материала,которое усиливает воздействие электронной плазмы.

Seminar language
Russian