01
Abstract
Kvarcno staklo pokazuje različite strukturne konfiguracije pod različitim temperaturnim i pritiskom, praćeno trajnom volumetrijskom zgušnjavanjem, što značajno utiče na njegova makroskopska optička svojstva kao što je indeks prelamanja. Međutim, osnovni mehanizmi mikrostrukturne evolucije denzifikacije izazvane visokom -temperaturom, visokim-pritiskom (HPHT) fizičkom kompresijom i fotoelektričnom ekscitacijom femtosekundnog laserskog direktnog pisanja (FLDW) ostaju nepotpuno shvaćeni. Dublje razumijevanje procesa rekombinacije ne-neravnotežne staklene mreže u ovim ekstremnim uvjetima je ključno za fleksibilan dizajn i razvoj novih više-optičkih vlakana, kvantnih integriranih čipova i naprednih uređaja za optoelektronsku fuziju.
02
Pregled
Ova studija sistematski upoređuje strukturne fazne prijelaze i optičke odgovore inducirane u kvarcnom staklu visoko-temperaturom i visokim{1}}tretmanom (HPHT), femtosekundnim laserskim direktnim pisanjem (FLDW) i kombinacijom oba. Studija je otkrila da iako obje metode mogu postići linearno povećanje indeksa prelamanja i makroskopske denzifikacije, postoje fundamentalne razlike u putevima mikroskopske reorganizacije. Najvažnija razlika leži u činjenici da staklena struktura u laser-ozračenoj regiji evoluira u stanje karakteristične visoke virtuelne temperature (1600–2000 K) pod ekstremnim fototermalnim efektima, praćeno generiranjem ne-defekta kisika koji ne premošćuje (NBO) usko povezanih sa ivicama koje se nalaze na rubu{{8} (PL) ponašanje koje se drastično razlikuje od onog izazvanog čistim-fizičkim tretmanom pod visokim pritiskom.
03
Analiza slike i teksta
Slika 1 prikazuje karakterizaciju tolerancije visokog-pritiska femtosekundne laserom-indukovane nanorešetke tipa II u silicijum staklu, uključujući transmisijsku optičku mikroskopiju (A–F, M–P) i polarizacionu mikroskopiju (G–L, Q–T). Postavljena su četiri gradijenta visoke-temperature i visokog-pritiska od 673 K: originalno staklo, samo žarena kontrolna grupa i gradijenti od 1,4, 2,5, 3,7 i 4,9 GPa. Upoređena su dva procesa: "prvo laser, pa visoki pritisak" i "prvo visoki pritisak, pa laser". Energija laserskog impulsa je fiksirana na 0,8 µJ. Signali boja na slikama polarizacije predstavljaju oblik i intenzitet dvolomnog lamanja nanogreže. Rezultati pokazuju da jednostavno žarenje na 673 K ne oštećuje rešetku. Struktura nanorešetke i dvolomnost su stabilno očuvani kada je pritisak manji ili jednak 2,5 GPa. Dvolomnost značajno slabi nakon povećanja na 3,7 GPa, i potpuno nestaje na 4,9 GPa, što ukazuje da je iznad 3,7 GPa... Visoka temperatura i pritisak će srušiti nanopore unutar rešetke i uništiti periodičnu strukturu modulacije gustoće. Štaviše, promjena faznog kašnjenja rešetke je reverzibilna u okviru dvije sekvence obrade, što potvrđuje da nanorešetka ima karakteristike visokog{25}}brisanja i rekonfiguracije pod pritiskom.
04
Rezime
Ovaj članak sistematski otkriva sličnosti i razlike između fizičke kompresije pod visokim-pritiskom i direktnog pisanja femtosekundnim laserom u gustom kvarcnom staklu. Iako oba mogu postići trajno zgušnjavanje i poboljšanje indeksa prelamanja, na mikroskopskom nivou, elektromagnetski-uzbuđeni ultrabrzi laser jedinstveno pokreće evoluciju staklene mreže u stanje visoke virtuelne temperature i lokalno inducira jedinstvene mikroskopske kristalografske defekte kao što su kidanje veze, NBO i ivica, tetra{3}} Obrada pod visokim-pritiskom koja se oslanja na deformaciju krute jedinice (RUM). Ovo otkriće ne samo da pojašnjava granice topološke deformacije amorfnih mreža uzrokovanih različitim metodama ubrizgavanja energije, već također pruža čvrstu teorijsku osnovu za budući dizajn novih fotonskih uređaja i optičkih komunikacijskih komponenti kroz prilagođavanje lokalne strukture.
