Российские химики «подковали» лазер

Российские ученые из РХТУ и ИОФ исследовали, что происходит при воздействии ного излучения на один из самых популярных оптических кристаллов — иттрий-алюминиевый гранат, и показали, что ключевую роль в прямой ной записи ют пластические деформации.

С ю прямой ной записи можно получать оптические микросхемы в объеме стекол и кристаллов, чтобы, например, создать на маленьком кусочке материала сотни микроов. Работа опубликована в журнале Scientific Reports. Исследование поддержано Российским научным фондом.

“Человечество с незапамятных времен использует преимущества пластической деформации, например при ковке металла. Однако в нашем исследовании мы, возможно, впервые описываем пластическую деформацию, инициируемую не на поверхности кристалла, как обычно происходит при механическом давлении на образец, а внутри него», — прокомментировал сотрудник РХТУ и ИОФ , один из авторов работы, Андрей Охримчук.

Если на стекла или кристаллы направить сированное и интенсивное ное излучение, то прямо внутри них можно нарисовать разные оптические структуры. Такой метод называют прямой ной записью. Часто в нем используют фемтосекундные ы, которые генерируют импульсы сверхмалой длительности в 10-13 секунды. Их интенсивность столь высокая, что если перемещать материал вдоль жестко сированного фемтосекундного ного луча, то в определенной области внутри него будет изменяться химическая структура и, как следствие, показатель преломления. Так можно сделать оптический волновод — это аналог проводов на электрических микросхемах, только по волноводу распространяются не электроны, а оптические сигналы.

  Планета непригодна для жизни? Последствия глобального потепления

Для хорошего волновода нужно, чтобы показатель преломления однородно изменялся по всей его длине — так излучение будет двигаться по нему, как по трубе, и никуда не “вытекать”. Но чтобы точно управлять прямой ной записью, нужно хорошо понимать какие физико-химические процессы за ней стоят — что именно происходит с материалом, когда его облучают фемтосекундными ными импульсами. Однако, если причины изменения показателя преломления при записи в стеклах ученым уже понятны, то аналогичные явления в кристаллах изучены гораздо хуже, хотя они и больше подходят для создания оптических волноводов.

Ученые из Российского химико-технологического университета имени Д. И. Менделеева и Института общей физики имени А. М. Прохорова Российской академии наук изучили процессы прямой ной записи в иттрий-алюминиевом гранате — популярном синтетическом кристалле для создания оптических микроструктур. Исследователи выяснили, что ключевую роль в них ют пластические деформации материала, вызванные ным излучением.

«Предложенный нами механизм может быть актуален не только для иттрий-аллюминиевого граната, но и других кристаллов, что поспособствует м прямой фемтосекундной ной записи. Поэтому наши результаты могут сыграть важную роль в развитии подходов для создания микро- и наноструктур в кристаллах, которые востребованы при получении компактных ных источников для промышленности и медицины, оптических чипов для квантовых компьютеров, а также записи информации с неограниченным сроком хранения», — отметил Андрей Охримчук.

  Ученые обнаружили планету TrES-2b, которая темнее угля

От дислокаций до ов

В работе ученые ировали ный луч внутри материала и постепенно перемещали его, изменяя от эксперимента к эксперименту скорость движения а и энергию ного импульса. Затем исследователи смотрели, как от этих действий изменяется показатель преломления кристалла. Оказалось, что он значительно уменьшается в местах пластических деформаций, вызванных ным излучением, а интенсивность этого эффекта определяется образованием и скольжением дислокаций — линейных дефектов кристаллической решетки.

Исследователи выделили три варианта пластических деформаций. В первом дислокации скользят свободно в объеме материала, во втором их становится так много, что они мешают перемещению друг друга, а в третьем концентрация дислокаций оказывается промежуточной и они образуют регулярные микроструктуры в кристалле. Срий же пластической деформации и, в конечном счете, показатель преломления модифицированного ным излучением участка граната, определяется прежде всего количеством ных импульсов, попадающих в одну точку — то есть задается режимом ной записи. Таким образом, ученые установили, как, меняя режим ной записи в иттрий-алюминиевом гранате, можно управлять структурой создаваемого в его объеме оптического волновода.

  Уровень воды в океанах стремительно растет: ученые бьют тревогу

Это может быть полезно для создания волноводных микроов. Обычный представляет собой сложную систему оптических элементов, сердцем которой служит так называемая активная ср — оптический кристалл, размером от нескольких сантиметров, в котором при возбуждении генерируется и испускается излучение. Но вместо объединения сложных элементов создать  — или даже сотни микроов — можно и «нарисовав» его микросхему на кусочке оптического кристалла. Раньше ученые делали это с ю электронной литографии или других дорогих и сложных методов, но в последнее время применяют прямую ную запись – достаточно как раз правильно настроить параметры записи и необходимую схему можно «нарисовать» за несколько минут.

Читайте наш Телеграм-канал https://t.me/ieport_new

Читайте также: Носледние новости России и мира сегодня.

Pin It

Добавить комментарий