Email this article 
Влияние пористой структуры стекла на формирование двулучепреломляющих областей фемтосекундными лазерными импульсами
- Authors: Федотов С.С.1, Михайлов Ю.В.1, Липатьев А.С.1, Сайфутяров Р.Р.2, Липатьева Т.О.1, Иванов П.И.1, Глебов И.С.1, Сигаев В.Н.1
-
Affiliations:
- Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
- НИЦ “Курчатовский институт”
- Issue: Vol 60, No 7 (2024)
- Pages: 869-875
- Section: Articles
- URL: https://kld-journal.fedlab.ru/0002-337X/article/view/679370
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X24070109
- EDN: https://elibrary.ru/LQUICN
- ID: 679370
Cite item
Open Access
Access granted
Abstract
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.
Full Text
About the authors
С. С. Федотов
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
Author for correspondence.
Email: fedotov.s.s@muctr.ru
Russian Federation, Миусская пл., 9, Москва, 125480
Ю. В. Михайлов
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
Email: fedotov.s.s@muctr.ru
Russian Federation, Миусская пл., 9, Москва, 125480
А. С. Липатьев
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
Email: fedotov.s.s@muctr.ru
Russian Federation, Миусская пл., 9, Москва, 125480
Р. Р. Сайфутяров
НИЦ “Курчатовский институт”
Email: fedotov.s.s@muctr.ru
Russian Federation, пл. Академика Курчатова, 1, Москва, 123182
Т. О. Липатьева
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
Email: fedotov.s.s@muctr.ru
Russian Federation, Миусская пл., 9, Москва, 125480
П. И. Иванов
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
Email: fedotov.s.s@muctr.ru
Russian Federation, Миусская пл., 9, Москва, 125480
И. С. Глебов
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
Email: fedotov.s.s@muctr.ru
Russian Federation, Миусская пл., 9, Москва, 125480
В. Н. Сигаев
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
Email: fedotov.s.s@muctr.ru
Russian Federation, Миусская пл., 9, Москва, 125480
References
- 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.
- 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.
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- Гаврилова Н.Н., Назаров В.В. Анализ пористой структуры на основе адсорбционных данных. М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2015. 132 с.
- 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.
- 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.
- 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.
Supplementary files
