펨토초 레이저로 작성된 마이크로의 광학적 및 구조적 특성

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 11050(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

우리는 아연 바륨 갈로게르마네이트 유리에 직접 펨토초 레이저를 쓰는 것에 대해 보고합니다. 분광학 기술을 결합하면 에너지에 따라 발생하는 메커니즘을 이해하는 데 도움이 됩니다. 최대 0.5μJ의 첫 번째 영역(유형 I, 등방성 국부 지수 변화)에서 주요 발생은 발광으로 검사한 전하 트랩의 생성과 편광된 2차 고조파 생성 측정으로 감지된 전하의 분리입니다. 특히 0.8μJ에 해당하는 임계값 또는 두 번째 영역(나노그레이팅 형성 에너지 영역에 해당하는 유형 II 수정)의 더 높은 펄스 에너지에서 주요 발생은 화학적 변화와 분자 O2의 출현으로 입증되는 네트워크의 재구성입니다. 라만 스펙트럼에서 볼 수 있습니다. 또한, 유형 II의 2차 고조파 발생의 분극 의존성은 나노 격자의 조직이 레이저로 인쇄된 전기장에 의해 교란될 수 있음을 나타냅니다.

FLDW(펨토초 레이저 직접 기록)를 사용하면 측면 충격 손상을 최소화하면서 고도로 국부적인 굴절률 수정이 가능합니다1,2,3,4. 지금까지 다른 어떤 제조 공정도 단일 모놀리식 칩과 다양한 투명 재료 내에 3D 다기능 구성요소를 통합할 수 있는 가능성이 없습니다. SiO2 및 GeO2와 같은 유리는 fs 레이저로 인한 변화를 조사하는 데 사용된 두 가지 우수한 유리 모델 시스템입니다. Bresselet al. 단단히 집중된 펨토초 레이저 빔5,6,7에 의해 유도된 GeO2 유리의 구조적 변형에 대해 보고되었습니다. 규산염 유리에서는 높은 반복률의 펨토초 레이저 조사 하에서 네트워크 수정자를 포함한 요소 분포의 변화가 관찰되었습니다8. 이러한 결과는 효율적인 추진력이 초점 볼륨 주변의 열 축적으로 인해 발생하는 급격한 온도 구배임을 나타냅니다. 그러나 레이저 방식에 따라 낮은 반복률에서는 빛의 편광에 수직인 방향으로 나노구조가 자가 조립되는 나노 격자가 발생합니다9. 나노 격자는 이방성 광 산란, 파장 의존적 반사도 및 복굴절과 같은 몇 가지 독특한 특성을 가지고 있어 미세 유체 채널10, 광 편광 변환기11 및 매우 안정적인 5D 광학 데이터 저장 장치12에서 실용적으로 사용됩니다.

규산염 유리는 상업적 이용 가능성, 탁월한 광학 투명성 및 물리화학적 안정성으로 인해 특별한 다용도 플랫폼 FLDW13으로 알려진 가장 유비쿼터스 유리체 재료 중 하나입니다. 그럼에도 불구하고 광자 용도와 관련하여 규산염 유리의 사용은 근적외선 영역(λ < 2 µm)으로 제한되어 있으며 3D 레이저 제조가 필요한 Mid-IR(최대 8 µm) 용도에 대한 증가하는 수요를 충족하지 못합니다. 소형화, 저중량, 저비용 광학 부품. 이에 따라 민간용(도모틱스, 스마트폰, 자동차)뿐만 아니라 유독가스 감지, 폭발물 탐지, 대응식별 등 보안, 군사용 등 다양한 응용 분야에서 오랫동안 기다려온 상용화가 곧 이뤄질 예정이다. 의료 진단을 위한 스펙트럼 조직 매핑과 같은 생체 광자학(의학)14. 따라서 위에서 언급한 Mid-IR 범위에 접근하려면 칼코겐화물15, 불화물16 또는 중금속 산화물(HMO)17과 같은 비규산염 유리 매트릭스를 사용해야 합니다. 현재까지 비산화물 유리에서는 나노 격자 형성이 입증되지 않았습니다. 따라서 이러한 잠재적인 광학 재료 중에서 HMO(중금속 산화물 유리), 특히 BGG(바륨 갈로게르마네이트 유리)가 서로 다른 특성의 조합을 제공하므로 잠재적 후보로 부상했습니다.18: 높은 희토류 이온 용해도, 화학적 특성 안정성, 우수한 기계적 강도, Mid-IR에서 최대 6μm까지 확장되는 넓은 광학 투명도 및 섬유 성형 능력을 갖추고 있습니다.