Влияние мощности лазерного излучения на процесс фемтосекундной лазерной записи

Научная библиотека Комментариев к записи Влияние мощности лазерного излучения на процесс фемтосекундной лазерной записи нет

Ольшин П.К., Васильева А.А., Маньшина А.А., Соколов И.А. //  Современные тенденции развития науки и технологий, Сборник научных трудов по материалам VI Международной научно-практической конференции
г. Белгород, 30 сентября 2015 г. , Номер: 6-3 Год: 2015 Страницы: 20-22

АННОТАЦИЯ:

Лазерная запись является мощным инструментом для создания различных элементов интегральной оптики, таких как активные и пассивные волноводы, разветвители, светоделители, фильтры и другие. Фемтосекундная лазерная запись позволяет формировать элементы произвольной геометрии в объеме прозрачных образцов. В точке фокуса лазерного луча происходят нелинейные процессы, которые приводят к изменению оптических характеристик материала, за счет чего возможно образование микрооптических элементов. Данная работа посвящена изучению влияния мощности лазерного излучения на формируемые в объеме ниобофосфатного стекла изменения.

С помощью фемтосекундной лазерной записи можно создавать различные элементы интегральной оптики. При фокусировке фемтосекундным лазером внутри фокального объема возникает плотность мощности лазерного излучения, достаточная для прохождения нелинейных процессов, в результате чего в объеме происходит локальное изменение структуры и химического состава вещества. Данный метод может быть использован для формирования микрооптических элементов в разнообразных прозрачных материалах, таких как стекло, пластик или кристаллы. Характеристики элементов в решающей степени зависят от свойств материала образца и параметров лазера. Данный метод может применяться для изготовления трехмерных микросхем в материале [1].

Основное отличие при использовании короткоимпульсного и непрерывного лазера заключается в механизме поглощения. При использовании непрерывного лазерного излучения поглощение света происходит во всем объеме образца, если энергия фотона превышает ширину запрещенной зоны образца, в противном случае поглощения не происходит. При использовании импульсного лазера возможно поглощение света с энергией кванта меньше ширины запрещенной зоны образца. Но поглощение происходит только в области фокуса. Благодаря фемтосекундной длительности импульса (10-15 с) возможно достижение плотностей мощности энергии, достаточных для протекания нелинейных процессов. В области фокуса за счет либо многофотонного поглощения, либо туннельной ионизации с последующей лавинной ионизацией достигаются концентрации свободных электронов, достаточные для прямого поглощения лазерного излучения. Электронная плазма поглощает энергию излучения, разогревается, после чего происходит релаксация с локальным изменением структуры, состава и, как следствие, оптических свойств [2].
Для изучения влияния мощности на процесс лазерной записи использовался фемтосекундный лазер MiraOptima 900D (длительность импульса – 100 фс, длина волны – 810 нм, частота следования импульсов – 250 кГц).
Мощность излучения составляла 7-14 мВт, при этом энергия импульсов составляла 30-60 нДж. Лазерное излучение направлялось через систему зеркал на образец.

Для осуществления контроля за процессом записи использовалась камера. Лазерная запись осуществлялась в ниобийфосфатных стеклах, содержащих оксид лития в качестве модификатора. Стекло данного состава было выбрано по той причине, что в подобных стеклах возможно создание значительного градиента показателя преломления (до 10-2) [3], таким образом, изменение мощности может привести к  начительным изменениям характеристик получаемых структур.

Для изменения мощности лазерного излучения использовались светофильтры, в качестве характеристики получаемых изменений использовалась оптическая микроскопия. Скорость сканирования составляла 2,5 мкм/с. В таблице приведено соответствие номера полученной высококонтрастной фазовой структуры и мощности.

Как видно из рисунка 1, мощность оказывает важное влияние на результаты лазерной записи. Наибольшая контрастность наблюдается у структуры, записанной при максимальной мощности. При уменьшении мощности падает контрастность получаемых структур.

Полное содержание статьи: http://issledo.ru/wp-content/uploads/2015/10/Sb_k-6-3.pdf

Рекомендуем для Вас

Leave a comment

You must be logged in to post a comment.


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top